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咖啡有机酸化学-Coffee Science Certificate CSC认证课程

日期: 2017-08-29
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咖啡有机酸化学-Coffee Science Certificate CSC认证课程

The Chemistry of Organic Acids
咖啡有机酸化学

by Joseph A.Rivera

咖啡有机酸化学-Coffee Science Certificate CSC认证课程

Coffee Science Certificate CSC认证课程讲师Joseph A.Rivera

 

咖啡有机酸化学简介

绿原酸(CGA)

在咖啡的所有有机酸中,绿原酸(CGA)占比重最大,其影响作用最重要。阿拉比卡咖啡中CGA大约占6-7%的比例,在罗布斯塔咖啡中大约占10%。所占比例比咖啡因要高78倍。应该提到的是,绿原酸一词并不指单一化合物,而是一种超过六种不同的同分异构体。

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绿原酸(左)

 

(同分异构体又称同分异构物。在化学中,是指有着相同分子式的分子;各原子间的化学键也常常是相同的;但是原子的排列却是不同的。也就是说,它们有着不同的结构式。许多同分异构体有着相同或相似的化学性质。同分异构现象是有机化合物种类繁多数量巨大的原因之一)。

 

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基本上,这些化合物可以分成两个主要类型,即单咖啡酰基酸和二咖啡酰基酸。在烘焙过程中,单咖啡酰基酸的结构更简单,并且容易分解。而较大的二咖啡酰基酸则几乎没有变化,这是咖啡中含有金属苦味的原因。这也解释了为什么罗布斯塔斯咖啡通常会表现出更苛刻的口感,因为它比阿拉比卡咖啡所含的二咖啡酰基酸更多。研究表明,植物还会使用这些刺激性的二咖啡酰基酸作为对野生昆虫攻击的有效威慑。

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Ted Lingle先生

 

植物产生的CGA浓度和类型取决于许多因素。如:植物的基因组成、种类、多样性、环境和成熟程度等的。暴露在更严酷环境下的植物比那些生长在更温和环境中的植物一般会有更高含量的CGA环境变化,如全球变暖,将对植物的CGA总体构成产生更大的影响,并最终影响在未来数年中咖啡的生产及供应。
CGA
在咖啡烘焙过程中的变化是可以预测的。在烘焙过程中,CGA的热分解取决于一些因素,包括:烘焙机类型、气流、时间温度等,CGA成分在烘焙过程中会减少50%80%

在烘焙过程中,CGA的分解会造成显著的感官感知变化,比较不同烘焙度的咖啡时,可以很容易地感知到这种变化。以下的两种酸-奎宁酸和咖啡酸,在对咖啡的感知中扮演着特殊的角色,如图1所示。

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绿原酸分解为:奎宁酸(中间)和咖啡酸(右)

 

如果你仔细观察以上的绿原酸热分解过程,你会发现分解过程将CGA分成了两半,并且在一对一的比例下产生了等量的新物质。也就是说,CGA被分解,我们就会得到相应数量的咖啡酸和奎宁酸。这些化合物,是天然的酚类化合物,是咖啡涩味/刺激感的成因。在浓缩咖啡中,我们可能需要这样的特性,这些风味可能是可取的,但对其他咖啡产品来说,这些物质如果过量可能会抵消咖啡中微妙的酸度平衡。

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奎宁酸和咖啡酸

 

正如上所讨论的,在烘焙过程中,绿原酸逐渐分解,产生相同量(比例)的咖啡酸和奎宁酸。由于反应与温度有关,所以我们通常可以估计,这些新的化合物形成,会发生在烘焙过程中的一爆(现象)左右。

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奎宁酸(中)咖啡酸(右)

 

从化学上说,咖啡酸和奎宁酸都被认为是酚酸,被使用在广泛的饮料中,增加/调和饮料的收敛感/涩感。例如,茶与大多数其他饮料相比有较高的涩感。在咖啡中,涩感随烘焙程度由浅至深而增加,同时苦味也随之增加。这些酚类化合物不仅会影响触觉,而且随着时间的推移,也会改变我们对咖啡酸度的感知。


这种现象最常见在杯测过程中,当咖啡溶液冷却时,会发生一些化学反应,最终提高杯子里的酸度。然而,这些令人讨厌的酚类物质并不全是坏消息。根据研究人员的说法,CGA的副产品之一,即咖啡酸,已经被证明具有强大的抗氧化和抗炎作用。如果你是一个爱喝咖啡的人,那是一个好消息,因为咖啡含有高浓度的咖啡酸。如果你不喝咖啡,偶尔喝一杯红酒也可以起到相同的功效,因为它也被发现含有大量的咖啡酸。


柠檬酸

在咖啡中发现的另一种酸是我们都熟悉的柠檬酸。作为植物新陈代谢的一部分,柠檬酸发挥着重要的作用,它对提高咖啡风味的明亮度起到作用。

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柠檬酸

 

柠檬酸随着烘焙(当咖啡失重接近9%时)开始慢慢分解。,一般来说,中度烘焙咖啡的柠檬酸含量大约是其生豆状态下含量的一半。

一般来说,中度烘焙的咖啡仍然会含有相当数量的柠檬酸,其风味会显示出一定的明亮度。如果咖啡烘焙度太浅,柠檬酸过于强烈会破坏咖啡风味的平衡度,使咖啡难以下咽。

 

苹果酸

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苹果酸

 

从猕猴桃到柚子的多种水果中都含有苹果酸,这是许多食物中果味的重要组成部分。苹果酸是一种相对简单的化合物,它在生物化学反应中起着重要的作用。

 

它和柠檬酸一样,与植物代谢系统有关。我们知道环境的变化会对植物的化学成分组成产生巨大的影响。即使相同的品种,不同地区种植的咖啡也会因为环境条件产生非常不同的风味。

 

对于有经验的杯测师来说,苹果酸的味道与柠檬酸的味道相似,因为他们都有明显的酸味,而苹果酸的味道更平衡。正因如此,在饮料行业中,苹果酸通常被用于改善风味/或在许多饮料中营造果味。那些明显有水果味的咖啡其苹果酸含量通常比那些不那么有水果味的咖啡的含量要高。这种相关性在大多数情况下都是正确的。

 

未烘焙的咖啡生豆中,只有不到1%的成分是由苹果酸和更多的柠檬酸构成的。在烘焙时,苹果酸很容易分解,中度烘焙咖啡中苹果酸会损失大约1/3,二爆之后苹果酸会损失的更多更快。最终被提取到杯子里的苹果酸将会对咖啡的可溶性风味特性起到一定的作用。

醋酸

醋酸是在烘焙过程中产生的。当咖啡豆被烘焙时,碳水化合物被分解成更小的碎片,形成许多不同的芳香族化合物,包括醋酸。根据不同烘焙条件,醋酸的含量可以增加20倍,是咖啡酸感的重要组成部分。因为醋酸来源于碳水化合物的分解,所以阿拉比卡咖啡会形成更高含量的醋酸,因为它的含糖量比罗布斯塔咖啡高。


但与我们之前讨论的其他酸不同,醋酸是一种相对较弱的酸,它没有柠檬酸的力度,甚至也不如苹果酸。然而,不要忽视它的重要性。根据研究,我们之所以可以感受到咖啡的酸,不仅是因为咖啡溶液中游离的质子(氢),还有其他许多变量。化合物的挥发能力在任何饮料中都扮演着重要的角色。醋酸挥发物很容易就能被我们的鼻子所感知到,即使是少量(ppm)的浓度也很容易被感知到。


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