从化学角度分析咖啡的香气

从化学角度分析咖啡的香气

  无论你是咖啡专家还是普通咖啡爱好者,你都会被每日清晨那杯现磨咖啡的诱人香气所吸引。而你不知道的是,这缕芳香其实蕴含着成千上万种化学物质。为了让大家更好地了解咖啡香气的化学组成部分,我们绘制了以下图表:

  面对如此纷繁复杂的化学符号,你也许正在寻找是什么元素让咖啡喝起来偏苦,又是什么元素让咖啡喝起来提神醒脑。但遗憾的是,那些能够让咖啡提神的化学元素并不在其中。你每天所必须的咖啡因本身其实是毫无气味和味道的。除此之外,那些我们本以为是咖啡中最具代表性的化学元素也并为出现在以上图表之中。此刻也许你会突然意识到,真正构成咖啡芳香的化学元素大多不为人知。

  既然我们今天谈论的主题是咖啡的香气,我们就不得不提到挥发性化合物,即那些极易在室温和大气压环境下挥发的化学成分。只有那些挥发到空气当中的化学成分才能被我们的嗅觉器官检测到。那些体积较大的化学分子,例如赋予咖啡黑色外表的蛋白黑素,其本身的挥发性就较低,因此并不能计算在咖啡的香气之内。那么,这些挥发性化合物到底从何而来呢?

  咖啡香气中的化学成分的产生有诸多原因,但从整体上来讲,烘焙是影响咖啡芳香的最主要因素。其中,美拉德反应,即咖啡中蛋白质和糖分相互反应的作用最为明显。除此之外,其他物质的衰败和分解同样会产生大量芳香元素。

  从化学角度来讲,咖啡中所含物质的化学反应到烘焙这一步就已经停止了。咖啡的冲泡只是对烘焙过程中所产生的化学成分的物理萃取。不同成分的萃取度取决于该成分的可溶解度,而物质的可溶解度则取决于该物质的极性。某些原子,例如氧原子的极性要比其他原子,例如碳原子大。当氧原子与碳原子结合时,极性稍弱的碳原子会吸附在氧原子周围。

  这种原子之间的结合,尤其是极性不等的原子相互结合,会造成分子略带极性。有了以上知识,让我们再来讨论可溶解度。通常情况下,咖啡中的有极分子在水中的可溶解度要比无极分子高。这是由于水分子本身就是有极的。极性较弱的氢原子被极性较强的氧原子吸附,从而使水分子略带极性。因此,水分子会与周围的其他有极分子相互反应,从而使之溶解。由此看来,咖啡中的那些有极分子被萃取出来的概率要比那些无极分子高出许多。

  许多科学家想要通过实验得知到底是那些可溶解的有机分子构成了咖啡的香气。在上千种已被认知的化学成分当中,大部分会在咖啡冲泡的过程中被萃取出来,其中构成咖啡香气的成分却占少数。另有研究发现了芳香物质的浓度需达到何种程度才能被人类的嗅觉器官感知到。咖啡中可被探知芳香物质浓度的比例又被称为“气味活度值(OAV)”。科学家借此来衡量咖啡芳香物质的含量。

  咖啡的芳香主要由几类物质构成。其中最主要的就是硫磺类物质,例如2-糠基硫磺。该类物质形成了我们通常所说的“熟豆味”或“烘焙的味道”。此外,某些化学物质本身会造成一定负面气味。但正是这些物质在与其他物质相互作用之后,使得每种咖啡的香气之间存在细微的差别。例如,甲硫醇通常会造成腐烂的卷心菜味和胃肠胀气后的口臭味;另一种硫磺类物质3-氢硫基-3-甲苯甲基硫酸盐本身则带有“猫味”。

  除上述物质之外,咖啡中还富含其他种类的芳香物质,例如会带来水果味和生涩味的醛类物质、会带来焦糖味的呋喃、会带来尘土味的吡嗪等等。邻甲氧基苯酚和其他酚类物质则会带来烟熏和香料味。咖啡的香气中还含有吡咯和噻吩,但由于二者浓度较低,香味不甚明显。

  随着科学家的不断研究,我们正在不断提升着对咖啡香气的认知程度。2008年的一项研究显示,咖啡的香气能够影响兔子大脑中的基因和蛋白质,从而让兔子感觉更加放松。虽然兔子的大脑和人类的大脑有所区别,但我们可以从中推断出,能够让你提神的绝不仅是咖啡中的咖啡因而已,它的香气同样可以使你精神焕发!






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咖啡
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