烘焙度對咖啡成分的影響

下文中學術數據和分析結論，摘自《食品研究與開發》2016年1月第37卷第一期，33～38頁，題目《咖啡豆的烘焙條件對其成分含量的影響研究》

該文章用凱氏定氮法、可見分光光度法、滴定管法、馬弗爐法和索氏抽提法等分析檢測手段及SPSS17.0數據統計分析軟體，研究了烘焙條件對越南羅巴斯達咖啡生豆和烘焙豆的蛋白質、總糖、澱粉、脂肪和灰分等質量成分的影響。結果表明，越南羅巴斯達咖啡屬於蛋白質含量較高、脂肪含量低的咖啡豆品種，隨烘焙程度和烘焙溫度的新增，其蛋白質和澱粉含量先升高后稍下降、總糖含量卻顯著降低、脂肪和灰分含量明顯增高，各成分變化範圍：蛋白質含量14.50 %~17.20 %、澱粉含量16.30 %~25.30 %、總糖含量0.687 %~4.340 %、脂肪含量7.64 %~12.50 %，灰分含量3.47 %~5.23 %。

咖啡的質量取決於眾多因素，而烘焙是決定咖啡質量的關鍵因素。咖啡的烘焙程度如烘焙溫度和烘焙時間決定了咖啡飲品的味道、香氣和顏色等質量名額[3]。烘焙過程是烘焙時間和烘焙溫度的共同作用的加工過程，在此過程中，咖啡豆的有機物熱解，外部顏色逐漸從淺褐色變成深褐色，咖啡生豆的銀皮也隨之被去除，形成了獨特的風味。咖啡的香氣和滋味成分來源於咖啡豆烘焙過程中成分的變化，其中蛋白質、總糖、澱粉、脂肪和灰分是烘焙過程中發生顯著變化的成分，這些是形成咖啡飲品香氣的重要前體物質。

在烘焙過程中，蛋白質含量隨咖啡品種及烘焙條件而變。有報導表明，有缺陷咖啡豆的蛋白質含量比無缺陷咖啡豆的稍高。脂質是決定咖啡飲品質量和品味的重要名額之一。咖啡飲品中糖分的含量也是判斷咖啡烘焙質量的重要名額。近年來的研究表明，咖啡的品種、烘焙程度對咖啡飲品的糖分的種類和含量均有影響。研究人員發現，羅布斯塔咖啡和阿拉比卡咖啡的總糖，糖醇，肌醇，羧酸和無機陰離子含量顯著不同，咖啡豆在不同烘焙程度下糖的種類和含量存在顯著差異。咖啡中灰分也是評估咖啡飲品質量的重要因素。灰分含量隨著咖啡烘焙程度新增。分析咖啡中灰分含量與烘焙條件之間的關係，是研究咖啡加工中重要的環節之一。但截至目前，尚未見到有關羅布斯塔咖啡豆在不同烘焙條件下蛋白質、總糖、澱粉、脂肪和灰分含量等成分含量變化的報告。為此，本文研究了越南羅布斯塔咖啡生豆的營養組成，及在不同烘焙條件下，咖啡飲品的蛋白質、澱粉、糖分、脂肪和灰分等成分含量的變化，以期為越南產羅布斯塔咖啡的烘焙加工提供參攷。

通過一系列學術實驗，以越南羅豆中的蛋白質、總糖、澱粉、脂肪和灰分含量進行檢測，結果如下圖：

實驗表明，越南羅巴斯達咖啡生豆中的蛋白質總量在14.13 %到14.90%之間，平均值為14.50%。巴西阿拉比卡咖啡生豆中的蛋白質含量比越南羅巴斯達咖啡生豆中蛋白質含量多0.4 %。這說明咖啡種類、產地、初加工處理方法對咖啡生豆的蛋白質含量都有影響。也可以看到，越南羅巴斯達咖啡生豆屬於蛋白質含量較高的咖啡豆品種。

另外，越南羅巴斯達咖啡生豆中，脂肪含量為7.35 %到7.90 %之間，平均值為7.64 %。說明阿拉比卡咖啡生豆各產地的脂肪含量都比羅巴斯達咖啡生豆中脂肪含量高，越南羅巴斯達咖啡生豆中脂肪含量低。

越南羅巴斯達咖啡生豆中澱粉含量為20.74 %到21.52 %之間，平均值為21.10 %。這結果說明咖啡種類和產地及初加工對澱粉含量都有影響。越南羅巴斯達咖啡生豆中的灰分的含量檢測結果平均值為3.47 %，在巴西阿拉比卡咖啡生豆中檢出的含量為5.2 %，比本研究越南羅巴斯達咖啡生豆的灰分含量高出1.73 %。越南羅巴斯達咖啡生豆中總糖的含量檢測結果，平均值為4.34 %。巴西阿拉比卡咖啡生豆中的總糖檢測值4.88 %，比越南羅巴斯達咖啡生豆中總糖含量要高。

咖啡豆烘焙過程中，隨著烘焙時間的延長和烘焙溫度的升高，咖啡豆內水分降低，體積膨脹，其它成分也陸續散失，使咖啡豆的總體質量減少。烘焙前後，南羅巴斯達咖啡豆的質量損失分別為美式7.05 %，維也納式12.34 %，法式15.7 %，意式21.8 %，西班牙式24.27 %。

烘焙過程中的質量變化分兩個階段。在前12 min，重量損失是由於水分和揮發性組分的緩慢釋放；在此階段后，重量損失是因為熱解過程中有機化合物的分解和CO2的釋放。咖啡烘焙過程中的重量變化是評估咖啡質量的重要方法，是比顏色檢驗更為可靠的烘焙質量檢驗方法。

越南羅巴斯達咖啡豆在250°C和不同烘焙時間下蛋白質含量變化見下圖：

另外，咖啡豆在不同烘焙溫度下蛋白質、總糖、脂肪、澱粉和灰分等成分含量也發生變化。在固定時間烘焙為20 min，溫度從210°C新增至250°C的烘焙過程中，越南羅巴斯達咖啡豆質量損失分別為8.54 %，11.0 %，12.74 %，18.12 %和24.27 %。如下圖：

隨著烘焙溫度升高，蛋白質和脂肪的含量不斷增高，並在烘焙溫度250°C時達到最高值。蛋白質和脂肪含量最大值分別為16.99 %和12.5 %，比咖啡生豆的蛋白質和脂肪含量分別高了17.2 %和63.6 %。在不同烘焙溫度下澱粉含量為16.30 %到25.30 %。開始澱粉含量隨著烘焙溫度升高稍增高，230°C時達到最高值的25.30 %，為咖啡生豆的120.5 %，隨後稍有下降，在240°C降為24.70 %，但在最高烘焙溫度250°C時，澱粉含量突然降到最低值16.30 %，為咖啡生豆的77.3 %。在不同烘焙溫度下總糖含量不斷降低，從1.870 %降到0.602%，在烘焙溫度210°C時，總糖含量為1.870 %，占咖啡生豆總糖含量的43 %。隨著溫度增高，總糖含量減少很快，在240°C條件下達到最小值0.602 %，在250°C時稍增到0.825 %。在不同烘焙溫度下，灰分平均值在4.41 %和5.23 %之間。隨著咖啡烘焙溫度增高灰分含量增高。這是因為隨著烘焙溫度新增，許多物質慢慢被燒化，使灰分含量增高。

最後結論：

1. 越南羅巴斯達咖啡生豆中的蛋白質總量平均值

為14.50 %，屬於蛋白質含量較高的咖啡豆品種；脂肪含量平均值為7.64 %，較其它品種咖啡生豆中脂肪含量低；澱粉含量平均值為21.10 %，灰分含量平均值為3.47 %，與衣索比亞和印尼貓屎咖啡生豆中的灰分含量相似；總糖的含量平均值為4.34 %，與其它品種生豆接近。

2. 咖啡豆烘焙過程中，隨著烘焙時間的延長，咖啡豆的質量減少。咖啡豆烘焙后的質量損失分別為美式7.05 %，維也納式12.34 %，法式15.7 %，意式21.8 %和西班牙式24.27 %。隨著烘焙程度的上升，蛋白質含量隨之新增，達到最高值為17.203 %后稍有下降，比未烘焙的咖啡生豆的蛋白質含量高。脂肪含量也顯著地新增，在西班牙式烘焙程度下其最高值為12.50 %。澱粉含量隨著烘焙程度增高而增高，在維也納式烘焙條件下含量最高為24.90 %，后顯著下降。總糖含量為0.738 %到2.440 %，較咖啡生豆減少，在美式烘焙下總糖含量僅為2.440 %。灰分含量則隨著烘焙程度的新增而增高。

3. 咖啡豆烘焙溫度在210°C~250°C之間，每隔10°C的質量損失分別為8.54 %，11.0 %，12.74 %，18.12 %和24.27 %。隨著烘焙溫度升高，蛋白質和脂肪的含量增高，在烘焙條件最高含量達到最大值為16.99 %和12.50 %。澱粉含量為16.30 %到25.30 %。隨著烘焙溫度提高澱粉含量先稍增高後下降，在達到最高烘焙溫度時，澱粉含量降到最低值為16.30 %。總糖含量為0.602 %到1.870 %，隨著溫度增高，總糖含量減少很快，在240°C條件下達到最小值。灰分值為4.41 %到5.23 %之間，隨著烘焙溫度升高而增高。