咖啡可溶物質、萃取率及TDS大全之咖啡豆的奧秘

2019年03月25日     8,562     檢舉

我們從咖啡豆中都萃取出了什麼?

針對這個問題,人類已研究了上千年之久。

大自然將上千種美味鎖定在小小的咖啡豆當中,而我們要做的便是將它們釋放到我們的咖啡杯當中。

我們將咖啡磨成粉,再將熱水倒入,讓一粒粒咖啡豆變成美味的咖啡。

而有時咖啡的味道令人陶醉,有時卻差強人意,這到底是為什麼呢?

今天,我們將從微觀角度向大家解釋咖啡萃取的原理,去探秘當熱水遇到咖啡粉時究竟發生了哪些事情。

通過從單細胞層面分析咖啡的萃取過程,我們將更加清楚地認識水粉比例、沖泡時間和研磨程度的重要性,以便更好地理解咖啡萃取、可溶物質比(TDS)等高深理念。

只要將咖啡萃取的基礎了解透徹,再高深的專業詞彙也難不倒你!廢話不多說,讓我們從咖啡豆的細胞結構開始講起。

咖啡豆的奧秘

讓我們先來講講阿拉比卡咖啡豆。如果我們將咖啡豆看作是一座「監獄」,那麼這座監獄關押的「犯人」(也就是細胞)超過450萬個!若將咖啡豆一劈兩半,大致的情景應當是這樣的:

上圖展示的是一顆被切開的烘焙好的咖啡豆。請注意,咖啡豆內部密布著許多孔洞,在咖啡豆仍處在果實階段時,咖啡細胞就藏匿於這些孔洞之中。

讓我們再放大一些。上圖展示的是放大750倍之後的咖啡豆內部結構,從中我們可以清楚地看到咖啡細胞個體。每一個細胞的寬度相當於人類頭髮直徑的二分之一(約50-70微米)。

在烘焙過程中,這些細胞會產生大量二氧化碳,細胞也會因此膨脹,細胞當中含有大量可溶物質。「可溶物質」是咖啡豆中可溶於水的物質的統稱,我們沖泡咖啡的目的就是將這些可溶物質從細胞中解放出來。

可溶物質的形狀與大小各不相同。上圖為大家總結了4種最常見的可溶物質種類,以及每種物質可能為咖啡帶來的口味特徵。

水果酸和咖啡因是最容易被溶解的物質,它們能夠給咖啡帶來明亮的口感和水果味。

油脂是指咖啡中天然存在的脂肪和油質,這些物質雖無法與水相容,但在沖泡過程中仍會被釋放出來。

使用金屬濾網的沖泡設備,例如法壓壺和意式濃縮咖啡等會將油脂保留在咖啡當中,因此用這兩種設備沖泡出來的咖啡口感更加醇厚、絲滑。

由於濾紙的孔洞過細,使用濾紙的沖泡設備則會把油脂過濾掉。與使用金屬濾網的沖泡設備相比,使用滴濾咖啡設備,例如手衝壺所製作出來的咖啡,其油脂含量僅為原有的1/10。

在烘焙過程中,咖啡豆會發生「美拉德反應」,產生部分類黑素,這些物質會讓咖啡的顏色變為深棕。

碳水化合物佔乾燥咖啡生豆總重的近50%,但其中僅有少部分可溶於水。碳水化合物能夠為咖啡帶來甜味和土味。

讓我們回到咖啡豆當中,快看,這些五顏六色的可溶物質都被鎖住了!

別害怕,我們的「英雄」水這就來拯救他們!水一旦進入咖啡細胞,就會開始溶解其中的可溶物質,在充分溶解之後,水和這些可溶物質所形成的溶液就是我們熟知的咖啡,如下圖:

水一旦進入咖啡細胞,就會開始溶解其中的可溶物質。在充分溶解之後,水和這些可溶物質所形成的溶液就是我們熟知的咖啡,但並不是所有可溶物質都是好的。

咖啡豆總重當中,僅有30%的物質是可溶於水的,剩餘的70%均是不可溶於水的纖維和碳水化合物。

在這30%當中,只有20%是好的可溶物質(即「理想可溶物質」),剩下10%則是壞的可溶物質(即「 多餘可溶物質 」),這些多餘的物質讓咖啡變得難喝。為了讓咖啡變得更加美味,我們要盡可能多地萃取出咖啡中的「理想可溶物質」,並儘量避免萃取「多餘可溶物質」。

好消息是「多餘可溶物質」通常溶解較慢,因此控制沖泡時間對於咖啡品質來講至關重要。

水與細胞接觸時間越長,所萃取的可溶物質越多

在咖啡業內,「 萃取率 」被用於描述被鎖定在咖啡豆當中可溶物質總量與被萃取出可溶物質總量之間的比例。

原則上,水與咖啡細胞接觸時間越長,被萃取出的可溶物質就越多。

美國精品咖啡協會(SCAA)官方給出的理想萃取率為18-22%,也就是說溶解在水中的可溶物質總重應當為咖啡豆原始重量的18-22%。若數值低於或高於該值,咖啡的口味將難以達到理想,如下圖:

水只會萃取出接觸到的可溶物質

從微觀角度了解了咖啡的萃取過程之後,讓我們再從宏觀的角度來看一看水在咖啡萃取過程中所起到的作用。為便於解釋,讓我們暫且將咖啡豆看作是一個二維的平面(實際當中咖啡豆是一個三維的立體,如上圖)。

上圖展示的是一顆被整粒浸入水中的咖啡豆。水只能接觸到咖啡豆的表層細胞,即用亮藍色標示出來的部分。

我們的目的是讓水充分接觸咖啡豆的所有細胞,因此我們必須讓水進入到咖啡豆的內部。

研磨咖啡,使水接觸到更多咖啡細胞

通過將咖啡豆研磨成更小的顆粒,我們能夠使水接觸到更多的咖啡細胞。顆粒越小,水所接觸到的咖啡細胞就越多。

時間越長,水浸入單個顆粒的程度就越深。

讓我們將單個咖啡粉顆粒想像成一個擁有90個細胞的盒子(30x30,如上圖)。在最左側的盒子中,水與細胞的接觸時間為30秒,在此期間,水僅浸入了位於盒子最外側的兩層細胞。

當時間達到120秒時,水已經浸入到了第15層。如果在此刻停止沖泡,位於中心的細胞仍保留著原有狀態,其中的可溶物質仍被鎖定在細胞當中,這種情況應被認為是「 不充分萃取 」。

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