黑咖啡為何能有自然甜? 

生活常識告訴我們，水果會甜，蔬菜不甜。會甜的水果中，又分比較甜的和比較不甜的。同種水果中，又分某產區的特甜，某產區的普通甜。

導致植物會甜的因素打哪來？是肥料給予咖啡植物醣份嗎？還是打了糖針所以那樣甜？農藝技術對甜度有影響嗎？微氣候因素會作用於糖份積累嗎？怎樣能把咖啡種得比較甜？

今日我們要從製造糖份的第一因，也就是植物的生長期開始，揭秘咖啡醣份分子的生成原因。

圖:咖啡果實橫剖圖

咖啡生豆中的碳水化合物，佔了咖啡總重的50%，包括蔗糖、葡萄糖、果膠糖、甘露糖、半乳糖、鼠李糖、木糖等自然界中的醣類物質。

我們飲用的咖啡豆，是取自咖啡果實的種子。咖啡果實中的蔗糖，主要出現在果皮與種子兩部分，並以果皮的含量最高。

種子(也就是咖啡生豆)雖比不上果皮甜，但果皮中的醣分子，會隨著採咖啡加工法(例如水洗、日曬、密處理)，不同程度滲入咖啡種子內，影響最終的甜度。

圖:不同蜜處理法，影響甜度的多寡

到了烘培階段，這些咖啡種子內的醣分子，會參與不同的反應，釋出不同的風味。

例如屬於還原醣類的醣分子(如:葡萄糖、果糖、乳糖、麥芽糖等)，在烘培初階的”梅納反應(Maillard Reaction)”中，就被轉化為各種芳香物質。

至於蔗糖，則在烘培稍後的”焦糖化反應(caramelization)”中， 與單寧酸發生反應，而產生屬於焦醣的風味。我們常說中烘豆子會比淺烘甜，就是這個道理，因為咖啡的甜味，主要就是由焦糖賦予的。

所以在咖啡的所有醣分子裡，要屬"蔗糖"對甜度最有貢獻力道。

那麼咖啡豆中的蔗糖，是怎麼來的呢?要理解這點，我們得談到咖啡植物的果實生長期，瞧瞧蔗糖積累的變化研究了。

圖:咖啡果實不同生長期的顏色變化

咖啡果實的成長可分為五個階段:

-第一階段:幼果期(綠果) small sizes of green fruits

-第二階段:中果期(綠果) medium sizes of green fruits

-第三階段:大果期(綠帶粉果) large sizes of green fruits

-第四階段:成熟中(鮮紅果) ripening fruits 

-第五階段:完全成熟(紫紅果) fully-ripened fruits

下表顯示了不同咖啡品種在果實成長五階段，三種主要醣份物質在果皮與種子內的含量變化。

圖:不同種咖啡生長五時期的醣份積累變化

[表格縱軸] 是三個咖啡品種:阿拉比卡摩卡咖啡Mokka，阿拉比卡卡迪姆咖啡Catimor，羅布斯塔咖啡Canephora。

[表格橫軸] 是三種主要醣分物質: 蔗糖Suc，葡萄糖Glu，果糖Fruct，在果皮Pericarp與種子Seed 內的含量。而我們主要關注的焦點是蔗糖在生長期間變化。

此調查表格，顯示幾個值得注意現象:

不同品種咖啡

蔗糖含量天生有別

在上表中，以果實成長的最後第五階段，比較分析各品種咖啡，蔗糖在果皮和種子內的總含量:

摩卡品種咖啡，蔗糖總甜度為:29.22(19.33+9.89)

卡迪姆種咖啡，蔗糖總甜度為:32.92(24.48+8.44)

羅布斯塔咖啡，蔗糖總甜度為:12.64(8.08+4.46)

阿拉比卡兩品種咖啡，蔗糖甜度高於羅布斯塔種2.3~3倍，阿拉比卡種的卡迪姆蔗糖含量則高於摩卡品種12%。

蔗糖在生長最後期

達到積累最高峰

表格顯示，不論那一品種咖啡，在幼果期(1階)和中果期(2階)，不論是果皮還是種子內，幾乎沒有蔗糖。到了大果期(3階)，蔗糖才開始明顯積累在種子裡，果皮則少量出現。

到了成熟期(4和5階)，三種醣分物質同時快速增加在果皮和種子內，並於第五期蔗糖積累達到最高峰。(參下表)

圖:卡迪姆Catimor 咖啡生長期的醣積累變化

上圖是卡迪姆品種(也是我國雲南咖啡的主力品種)，果實生長五階段醣分子的表現。

從圖表趨勢來看，在第四和第五階段甜度走勢圖明顯拔高上揚。到了完全成熟期，果皮的蔗糖含量是種子的2-3倍。

這表說明為何精品咖啡採摘，會追求全熟的紅櫻桃。因為甜度是大家偏好的，為了得到最多的蔗糖，自然要盡量摘取邁入第五階段的咖啡櫻桃較好。

圖:手揀挑出糖分最高的咖啡果實

今日的精品咖啡，甜是標配規格，不過甜"度"卻無法像工業化產品，例如搖搖杯果汁，可以讓你自由挑選微甜，半糖，或全糖。

你可以告訴咖啡師，你喜歡比較甜的咖啡，但你不能跟咖啡師說，你想要跟上次"同樣甜度"的咖啡。

因為甜度對咖啡這種農產品來說，是一個浮動的變化狀態。所有進入完全成熟的咖啡果實，不見得每顆甜度都相等。

換句話說，甜不甜，老天說了算，可惜老天爺每日都在變化它的心情啊!

當咖啡採摘時，即便盡力選擇了最成熟的紅櫻桃(第五階段)，咖啡種植者僅能保證，該批次果實的甜度已是極大化，但無法保證所有成熟的咖啡果實擁有一樣的甜度。

同批成熟紅櫻桃，每​​顆甜度不同。同一地塊咖啡園，每株咖啡樹全熟果實的甜度不同。甚至同一棵咖啡樹，每批甜度仍會有不同。

甚麼導致了甜度的浮動性差異變化?  這正是接下來要探討的題目:光合作用與呼吸作用對甜度的影響。

植物是生命體，它的成長需要消耗能量，這些能量的來源是葡萄糖。

人體透過攝食取得能量物質葡萄糖，植物則透過"光合作用(PHOTOSYNTHESIS)"，生產自己維持生命需要的燃料-葡萄糖。

光合作用

需要生命三元素

我們常說，陽光、空氣、水，是生命的三元素。

在光合作用中，植物利用陽光(Solar Energy)、二氧化碳(Carbon Dioxide)和水(Water)，藉由葉綠素，將碳固定並轉換為自身所需的能量燃料"葡萄糖(Glucose)"，儲存下來。

光合作用利用暗反應

生成葡萄糖

光合作用主要分為兩種反應，一為光反應，一為暗反應。葡萄糖的形成始於光反應，終於暗反應。

光合作用生產的葡萄糖，為植物的生長與發育提供能量，植物用剩的葡萄糖，會被儲存在葉子，根或果實內，提供植物後期使用。

光合作用的光反應，需要光的參與，因此發生於白晝。

在光反應中，植物根部吸收水( H 2 O )送入葉子，陽光則被葉綠素中的光合色素吸收。然後水被分解為氧(O2)和氫(H)，光能則轉化成化學能，以 ATP (上圖黃色)和 NADPH (上圖紅色)的形式貯存。

光反應公式為:12水H 2 O +陽光→ 12氫H 2 + 6氧O 2

植物光反應所製造的ATP與NADPH，提供了植物暗反應中"卡爾文循環(Calvin-Benson Cycle)"運作所需要的電子。

卡爾文循環使用光反應的化學能，將二氧化碳轉換為醣類儲存利用，卡爾文使植物能進行生生不息的醣類製造。卡爾文透過三個反應完成自主循環:

1. 碳固定

當植物葉子吸入二氧化碳(CO 2 )時，葉綠素中一種蛋白質酶，會將二氧化碳與植物體內的RuBP鍵結，產生二個PGA。碳固定反應式為1CO2+RuBP=2PGA。

於是大氣中二氧化碳，被轉為植物內的碳分子，因此被稱為碳固定或碳同化作用。

2. 糖生成

在碳固定作用中產生的PGA，會消耗光反應產生的ATP來提升能階，同時利用NADPH供給電子，還原出PGAL(三碳糖)。

每三個二氧化碳，可以產生六個PGAL。其中有一個PGAL會脫離卡爾文循環，被植物細胞利用，去形成葡萄糖。至於剩餘五個PGAL，就參與下一階段RuBP的再生。

3. RuBP再生

前面提到，卡爾文循環的啟動要需要靠RuBP，前述剩餘的五個PGAL，這時會再使用光反應製造的ATP(需要三個)，將PGAL變成RuBP。一但RuBP生成，植物就可以再次啟動新的卡爾文循環來繼續固碳。

所以本階段的公式為:5PGAL+3ATP=3RuBP

卡爾文循環開始於葉綠體基質, 結束於細胞質基質。本身是一個物質轉換與不滅的生生不息循環。植物透過卡爾文循環產生了糖。

卡爾文循環啟動，需要光反應製造ATP與NADPH，當日落時，因為光反應製造的能量會逐漸耗盡，於是卡爾文循環停止。至於脫離卡爾文循環的三碳糖，就被轉換為葡萄糖，等待植物夜間呼吸作用的使用。

植物透過光合作用所生產的葡萄糖，全部都轉為蔗糖或澱粉儲存嗎?並沒有。

光合作用雖生產了糖份，但是這不是結束，因為植物除了儲能的光合作用(PHOYOSYNTHESIS)，還有一種耗能的呼吸作用(RESPIRATION)。

光合作用生產的葡萄糖，會被呼吸作用消耗，好供應植物在細胞分裂、植株生長、及礦物質等養分吸收時，需要使用的能量。

呼吸作用對維持植物生命是必須的，因此計算植物最終的蔗糖含量，必須看淨光合作用。 淨光合作用越高，植物才可能積累更多的糖。

圖:淨光合作用=光合作用-呼吸作用

怎樣提高淨光合作用?

從公式可以看出，咖啡必須減少運動(呼吸作用)，提高進食量(光合作用)，才會導致果實的增重(醣份積累)。

在咖啡的世界裡，要提高甜度，就要給咖啡執行"增重"計劃，吃多用少，甜度才會高。

在咖啡質量與微氣候的交互作用中，有幾個環境因素特別影響淨光合作用的結果，這些因素包含海拔、溫度、濕度、日照、降雨、土壤礦物質。