咖啡烘焙：美拉德反應
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咖啡烘焙是將生咖啡豆的特性轉化為芳香可口咖啡豆的過程；隨後，我們沖煮它來製作我們熟悉和喜愛的咖啡（飲料）。
咖啡烘焙是一門深度學問，因為過程涉及以不同速度發生並相互作用的複雜化學反應。
美拉德反應是一種在咖啡烘焙中為主要的化學反應之一，在咖啡大部分的香氣和風味形成中發揮著重要作用。掌握咖啡烘焙可以從理解美拉德反應開始。
美拉德反應的定義
美拉德反應或又名梅納反應（The Maillard Reaction）是當胺基酸和還原糖同時被加熱時活化的一系列化學反應。
我們所熟悉的各種具有獨特褐變、香氣和風味的食物都經歷了美拉德反應，包括巧克力、餅乾、烤麵包、烤肉、炸薯條，當然還有咖啡等。
含有胺基酸（蛋白質）和還原糖（碳水化合物）的食物在加熱時能夠引發美拉德反應。
本質上，美拉德反應是一種導致褐變（非酶促）和風味形成的化學反應。它會改變食物的顏色、香氣和整體風味等感官屬性。
美拉德反應以法國化學家路易斯-卡米爾·美拉德（Louis-Camille Maillard）的名字命名，他在 20 世紀初首次描述了這個化學反應。
咖啡的美拉德反應
美拉德反應發生在咖啡烘焙過程中，它是咖啡豆大部分香氣和風味形成的原因。
在咖啡烘焙過程中，當生咖啡豆被加熱到 140 至 165 °C（280 至 330 °F）時，美拉德反應就會激活，將生咖啡豆的綠色轉變成黃色。
胺基酸作為催化劑，減少生咖啡豆中的糖分，啓動一系列複雜的化學反應，形成數百種不同的中間化合物。
這些中間化合物再相互作用，不斷形成和斷裂；該過程會隨著加熱而繼續，直到烘烤結束或美拉德反應耗盡其所有中間化合物。
美拉德反應的最終產物
通過烘焙，咖啡豆裡可形成的香氣和風味化合物（稱為最終產物）可以大有不同；歸結為兩個關鍵因素：
i)生咖啡豆含有的前驅物成分和豐富程度
ii)美拉德反應的調節方式與烘焙度
目前咖啡烘焙可產生的最終產物的確切數量仍然未知，因此這領域還需要更多的研究。
為了幫助理解，我們將目前所知的前驅物和最終產物整理成兩個下表，分為非揮發性化合物和揮發性化合物；這些是定性描述，旨在作為一般準則。
非揮發性化合物
請放大閱讀或下載此表。
綠原酸
綠原酸（Chlorogenic acids）是一種非揮發性化合物（無香氣），但它含有苦味和澀味。
在咖啡烘焙過程中，高溫會分解生咖啡豆中含量豐富的綠原酸。其中一些綠原酸會轉化為揮發性香氣和風味化合物，而另一些則與其他化合物反應形成新的化合物。
隨著咖啡烘焙的加深，總綠原酸含量逐漸減少。
類黑素
類黑素（Melanoidins）是美拉德反應的最終產物之一。它是一種褐色素，非揮發性化合物（無香氣），並且是高分子化合物（較重）。
類黑素，對咖啡的顏色、烘焙風味（苦味）和質地（口感）有很大的影響。
隨著美拉德反應的進行，類黑素的產生量增加；這會增加咖啡豆的褐變程度、烘焙風味（苦味）、層次度和質地（口感）。
揮發性化合物
請放大閱讀或下載此表。
揮發性化合物被定義為在室溫下比空氣輕的低分子化合物。這些化合物在室溫下蒸發，因此，必然具有可感知的氣味或香氣。
在咖啡烘焙過程中，美拉德反應會形成數百種揮發性化合物作為最終產物。這些化合物組包括呋喃類（Furans）、吡嗪類（Pyrazines）、硫醇類（Thiols）、吡啶類（Pyridines）等；每個都有自己的屬性。
我們從一杯咖啡中感知到的香氣和風味主要是來自這些揮發性化合物。換句話說，揮發性化合物使咖啡如此芳香和美味。
揮發性化合物的成分和豐富程度，共同賦予咖啡獨自的香氣和風味。
蛋白質與咖啡質量呈正相關
到目前為止，我們知道胺基酸（蛋白質）是前驅物；它參與美拉德反應以形成香氣和風味。
最近的 2023 年研究證明了兩個重要發現：
i)生咖啡豆中的蛋白質豐富程度越高，咖啡（飲料）的感官品質就越高。
ii)咖啡烘焙過程中降解的蛋白質越多，咖啡（飲料）的感官品質就越高。
蛋白質是咖啡品質的重要決定因素。圖片與研究來源： ScienceDirect。
關鍵要點：
由於胺基酸（蛋白質）是美拉德反應的基礎，
烘焙具有較高蛋白質的生咖啡豆可以透過美拉德反應實現更高的蛋白質降解率，從而導致更高的香氣和風味形成潛力。
雖然生咖啡豆的糖含量對於咖啡品質很重要，蛋白質卻是經常被忽視的要素。也許在未來我們會看到咖啡生產商和行業專業人士對蛋白質含量重視的趨勢。
美拉德反應與烘焙度
生咖啡豆可以烘焙到不同的烘焙度（也稱為烘焙階段），從淺度烘焙到中度烘焙到深度烘焙。咖啡烘焙師基於產質量和生意決策而選擇烘焙度。
另一方面，消費者可以選擇他們喜歡的烘焙程度。當在架子上選擇咖啡豆時，除了烘焙度之外，包裝上通常還標有誘人的風味說明。有些消費者會問，這些風味說名是如何獲得的？
另外，為什麼儘管是來自同一產地的咖啡，淺度、中度、深度烘焙的風味會有如此大的差異，這些風味又是如何形成的呢？
這兩個以上問題的答案在於，由於美拉德反應是一系列化學反應，因此在咖啡烘焙的不同階段會形成不同的香氣和風味化合物。
因此，不同的烘焙度會含有不同的最終產物。一般來說：
淺度烘焙，如 Cinnamon Roast 或 New England Roast，經歷較低程度的美拉德反應，從而產生色調明亮、充滿果香、花香或草本類的最終產物。
中度烘焙，如 American Roast 或 City Roast，經歷中等程度的美拉德反應，呈現出焦糖、巧克力和堅果類為主要最終產物，同時也具有少量果香類的殘留。
深度烘焙，如 Full City、Vienna、French 或 Italian Roasts，經歷較高的美拉德反應，導致主要最終產物為碳、樹脂、香料和鮮味類，同時也具有焦糖、巧克力或堅果類的微妙殘留。
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