咖啡烘焙與梅納反應及焦糖化反應的關係

 

從事咖啡烘焙工作後,發現實際上很多道理都是相通的,我發現生豆就像是演員,而烘焙師就像是導演,可以指揮著演員在這部戲裡的生死和命運。

可以說,撇開生豆品質不談,烘焙是影響整杯咖啡味道最大的變數。

對我而言,烘焙就是水、火、風這三者結合在一起演變出的味道。

很多人也許會有疑問,怎麼會有水,難道烘焙咖啡豆的時候會加水進去?其實是咖啡生豆中所含的水份,正常來講,咖啡豆中的水份大約佔整顆咖啡豆的8-13%,因此經常聽到有烘焙師在相互討論脫水時間多長,或者咖啡豆的水份如何……在整段烘焙的過程中,在150℃-160℃時我們會發現咖啡豆變黃,豆表迅速膨脹,很多人把此階段稱為『脫水階段』,但實際上,咖啡豆從下豆,到進入一爆開始,這期間的水份已去除得差不多,這個階段才是名副其實的『脫水階段』,而溫度在150℃-160℃這個階段,水分會大幅度被去除,因此會影響著整段烘焙是否夾生,因此我會把它稱為『斷生點』。

眾所周知,水分從咖啡豆的表面開始流失,咖啡豆表面的溫度由於烘焙而升高,水分跟著蒸發,而豆子中央的水份則逐漸向豆表移動,這個原理大家可以自己動手做一個試驗,比如拿一杯水,把一張面巾紙放1/3在杯子裡,剩下的2/3放在外面,大家過一會兒就可以看到整張紙全部濕透了。這是一樣的道理,而豆芯中的水分移動到豆表之後,遇到豆表中的熱量才會蒸發,因此烘焙需要一定的時長,而不是把火開到最大,把咖啡豆炒黑就叫烘焙了。

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由於在烘焙時,豆子的豆表和豆芯水分的蒸發情況完全不同,因此有時候烘焙過快的情況下,就很容易讓整顆咖啡豆造成水分不均勻,結果表皮已經玻化,只留下豆芯沒熟,造成澀味和草味較重的咖啡。

因此在烘焙的前期我們會更注重採用『蒸焙』的方法來進行脫水,也就是在前期5-7分鐘左右的時間(以下所說的數據均為1-2公斤的烘焙量),讓咖啡生豆的水分更加均勻地分佈在每個角落,一般情況下,採用小風門小火力進行脫水,統一生豆在鍋爐內的狀態,,如果蒸焙時沒有處理好咖啡豆的脫水狀態,會出現烘焙不均勻,並且產生澀味。

當然,所謂的『脫水』,也並非要把咖啡豆的水分全部去除乾淨,因為在烘焙的過程中,水分更多作為導熱介質,因此如果當我們過早的把水分去除乾淨,那麼咖啡豆缺少了水分把熱量傳導到豆芯,也很容易出現夾生,並且風味會較為平淡。

這裡說的火,主要指熱源。熱的來源有直火,有電熱,有紅外線等等,理論上熱源並不會改變太多的味道,但熱源的均勻度會影響咖啡的味道。比如說直火和電熱,直火的優勢在於加熱速率更快,火焰的穿透力高,但鍋爐受熱的均勻度可能沒有電熱的來得好,這勢必會影響到這兩種常見熱源對味道的影響。

當咖啡豆進行完大部分脫水後,也就是在150-160℃左右,整顆豆型會迅速膨脹,豆表顏色變黃,這時候用取樣棒將咖啡豆取出,咖啡豆已經開始有一些甜甜的香氣,這表示咖啡開始進行梅納反應。很多烘焙師會在這裡增加烘焙火力。在這裡其實要處理的就是『綠原酸』,其實也就是通過火力來處理綠原酸所產生的變化,這與前面對水的處理也是息息相關。

我會習慣把咖啡中的苦分成好的苦和不好的苦,好的苦帶來的感受如巧克力、可可、烤堅果類的苦味,而不好的苦給人的感受如同燒焦木頭,煙熏等等。當我們喝到一杯苦味讓你覺得會甜,並帶著香氣猶如巧克力般的感受時,說明咖啡在烘焙時產生『綠源酸內酯』,也就是咖啡酸和奎寧酸產生脫水縮合後產生的物質,這是由於綠原酸中的奎寧酸在脫水時少掉一個水分子,因此與咖啡酸結合,產生綠原酸內酯,一般來講,這樣的苦味只在前段脫水時完成度較高的情況下產生。而不好的苦味則來源於咖啡酸所產生的乙烯兒茶酚聚合物,一般會在去除水分失敗的咖啡豆中發現這樣的苦味,在水分去除失敗的情況下,水分子含量較多,因此會產生加水分解的反應,也就是把綠原酸分解成咖啡酸與奎寧酸,咖啡酸本身就會使咖啡變澀,再加上高溫加熱中會產生乙烯兒茶酚聚合物,會使整杯咖啡變得又苦又澀。

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而在脫水剛結束的階段,烘焙師就面臨著這樣的選擇,這時候生豆中會留存著少許的水分,使綠原酸面臨著加水分解反應,因此很多烘焙師會在150-160℃時使用較大的火力讓咖啡豆快速通過加水分解區,從而達到脫水縮合的效果。

火力在整段的烘焙過程中調整次數一般不會太多,但每次調整都是烘焙師在咖啡豆內部進行反應時去預判調整,從而讓整杯咖啡擁有更好質感的風味層次。

這裡所說的風指的是烘焙機鍋爐內的實際排煙情況,也就是製氣閥的風壓狀況。

烘焙師對於烘焙機的操作,無非就是火力和排氣量的調節,一般來講,我們並不會對火力做太多的調整,反倒是排氣量會有更多的調整。在半直火機中,制氣閥的調整不僅僅用來排煙,還有通過更改制氣閥來控制熱源。

不同的烘焙師會有不同的烘焙手法,有習慣在咖啡豆進入一爆前調小火力的,也有習慣在咖啡豆進入一爆後加大火力的,但不管火力如何調整,制氣閥也會相應進行調整。應該說,制氣閥的調整重要性不亞於火力的調整,但調整的目的更多的是為了保證鍋爐內的正負壓力平衡,其次是控制熱源的進氣狀況,最後才是達到有效排煙或排出多餘的水分子。

由於脫水會決定了咖啡豆在鍋爐內的命運,脫完的水分往往會根著制氣閥從排煙管道排出,因此當我們在咖啡豆烘焙至160℃左右時,用手去感受一下此時排出的氣體,會感覺氣體是有點濕潤的,這說明水分正在被排出,我曾經製作一個耐高溫的濕度計放在排煙管道進行測驗,只可惜由於烘焙機的關係,這樣的測驗並未能產生參考價值。

以我個人的烘焙習慣,我會更喜歡使用較大的風量,以追求熱風的穩定度,並且能夠快速脫水。當然,使用較大風量要配合實際火力的情況,這就需要大家根據自己的機器和烘焙習慣去調整制氣閥。

接下來要講一講咖啡烘焙中最重要的兩個反應,焦糖化反應和梅納反應。在很久之前那時候還是貓墅咖啡的公眾號中(現在貓墅咖啡館公眾號更名為CHAICAFE),我有簡單介紹了什麼是梅納反應,大約在……三年前介紹的吧,那時候其實對梅納反應並沒有太詳細的了解,以為只有咖啡中才會產生梅納反應。後來發現梅納反應發生在有關飲食的各個方面,因此為了研究梅納反應,這三年來我吃了多少肉,才胖成現在這個樣子。當年還是瘦瘦的我那可是玉樹臨風英俊瀟灑……

焦糖化反應

咖啡豆中的糖份大約在170~200℃進行焦糖化反應,正好是蔗糖熔點(185℃)、咖啡豆烘培時一爆階段的溫度。焦糖化反應的產物分為兩部份:

1、糖的脫水產物,就是焦糖或醬色

2、裂解產物,主要是一些揮發性的醛與酮。

總的來說,在焦糖化反應中產生了火烤的香味、焦糖與顏色,也產生了其他芳香性的物質如麥芽醇、Cyclotene、呋喃類化合物等等,這些化合物也可以在紅酒、果汁、奶油等食物中發現。

不過如果在烘培的過程中焦糖化過頭並不是件好事,反而會造成碳化,使咖啡燥苦絞喉。如果焦糖化不足則會使得香氣單調乏味缺少層次。

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梅納反應

烘培咖啡豆特有的香味,其中帶有植物纖維燃燒的青藍色煙焦味、奶油乳黃色的甜香、烤麵包棕褐色的麵包香等等各種味道集結在一起。這些豐富的味道大部來自於烘培時的梅納反應。

梅納反應可以分成三個階段

一、初期:

羰胺縮合Amadori分子重排

二、中期:

Amadori分子重排產物果糖胺脫水成HMF(hydroxymethylfurfural)

果糖胺脫去氨基成還原酮

胺基酸與二羰基化合物的作用

三、末期:

醇醛縮合

生成黑色素的聚合反應

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(以上是Hodge提出的反應歷程,也是目前使用最廣的版本)

以上資料在網絡上找的,所以先直接先說結論吧!兩者都屬褐變反應,差異在於:

焦糖化:“糖”受熱後分子瓦解的過程

梅納反應:“糖或澱粉”與含有“蛋白質或胺基酸”等成份食材一起烹煮才會產生,如炒洋蔥、烤麵包與煎牛排呈現的色澤與香氣。

焦糖化vs. 梅納反應到底怎麼發生?

常有人說焦化洋蔥是“焦糖化”(caramelization),但其實只有單純含糖的食材才會發生焦糖化,蔗糖加熱到約華氏365 度(攝氏185 度)會溶解成透明液體,若繼續加熱顏色就會變黃,變淺褐色直到深褐色,最後甚至變成黑碳,那是糖脫水的過程。而且糖平常聞起來是沒有味道的,直到加熱,分子就開始瓦解散發出美妙而風味複雜的揮發性分子,並產生酸味、苦味,顏色越深,味道越苦。

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如果當糖與蛋白質或胺基酸等一起烹煮,就會發生梅納反應(maillard reaction),或稱美拉德反應。含糖食材除了焦糖化,部份糖份會和後者交互發生一系列化學反應,產生更多樣化的化合物,簡而言之就是風味比焦糖化更豐富,不僅僅咖啡豆,巧克力、楓糖漿、釀造啤酒等都是梅納反應的成品。

焦糖化與梅納反應各會產生以下香氣:

—焦糖化:甜、酸味、苦、果香、雪利酒般的氣味、奶油糖、焦糖、堅果

—梅納反應:香咸、花香、洋蔥味與肉香、綠色蔬菜、巧克力、馬鈴薯與泥土味、上述焦糖化的香味

也就是說,兩者是會同時發生的。然而焦糖化與梅納反應複雜的化學作用尚未被科學家徹底破解,許多風味十足的化合物還無法完全辨識。

梅納反應怎麼被發現?

法國化學家louis-camillemaillard 在1912 年時發現梅納反應,原先他只是要研究胺基酸怎麼和蛋白質連結,卻發現當他同時加熱糖和胺基酸時,混合物漸漸變成褐色。但事實上,1940 年代前,科學家並不知道梅納反應會產生各種風味。二戰時,許多士兵抱怨蛋的替代品——蛋粉煮熟後變為棕色並散發不悅氣味,經過無數研究,科學家找出那倒胃口的味道來自於褐化反應,蛋粉雖已脫水且儲存於室溫,但胺基酸與糖的濃度仍足以引髮變化。

後來食品加工業興起,欲避免加工食物過度反應產生不佳風味,多數研究結果便在該背景下約1940、1950 年代時完成,科學家也才確認梅納反應會產生特殊“味道”與“氣味” ,其中最完整的研究報告為John E.Hodge 所做,這裡有片段資訊可以參考,然而,至今尚有一連串謎題未解。

產生梅納反應的條件

你已知道梅納反應是因為加熱後糖與胺基酸、蛋白質產生變化,也是誘人美味的來源,成功創造梅納反應的基本條件有:

—蛋白質

—還原糖:葡萄糖、果糖、麥芽糖、乳糖等

—高溫

—保持乾燥無水份

—鹼性物質能加快反應(非必要)

舉個實例吧,一般焦糖醬與牛奶焦糖醬(dulce de leche) 恰好能清楚分出焦糖化與梅納反應的不同,前者將糖熬煮至焦化熄火後,最後倒入鮮奶油或奶油等乳製品;後者則以小火慢煮煉乳數小時,因一開始加熱就已含有蛋白質,且烹調溫度也低於焦糖,嘗來各有風味。

由於蔗糖並非還原糖,雖不會直接造成梅納反應,但在烹煮過程中它會分解為葡萄糖與果糖,所以不用擔心非得加上還原糖。

梅納褐變發生的溫度是多少?約攝氏118 度。也就是說,在咖啡豆開始烘焙時,就開始發生梅納​​反應,也就是由於梅納反應,在咖啡烘焙的過程中才能產生如此豐富的風味,應該說,整個咖啡的烘焙都圍繞著如何使梅納反應產生更好的風味。

內容轉自:咖啡知識大全
版權說明:感謝原作者的辛苦創作!轉載目的在於信息傳遞,並不代表贊同其觀點和對其真實性負責。如有文字和圖片作品的內容有誤,以及轉載涉及版權等問題,請與我們聯繫。

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