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营养学家强尼・包登（Jonny Bowden）将咖啡列为地球上最健康的150种食材之一，并且是美国人饮食中抗氧化食物来源第1名。所有的食材及饮品中，咖啡是最具艺术性、技巧性及变化性者，但也颇具争议性。咖啡复杂的成分、繁复的制作过程中，以及加工时所产生的化学变化均为咖啡研究者、爱好者精心研究的重要基本知识。

咖啡生豆就是一座充满化学物质的仓库，如某类阿拉比卡种咖啡，目前鉴定出的成分已超出上千种，其中数百种成分具有芳香性，是人类饮品中香味最丰富者。

餐饮界常用来调味的香草芳香物充其量不过才150种，即使是葡萄酒及茶的醇香成分也远不及咖啡的丰富。咖啡中含有不少优质酸，如绿原酸、柠檬酸、苹果酸、醋酸、磷酸和奎宁酸等，以及其他有机酸，会随着烘焙过程中碳水化合物的分解而产生，目前测得的有机酸就多达30几种，其中15种属于挥发性。一般而言，有机酸在中度烘焙时浓度最高，随着重度烘焙而递减。

碳水化合物

咖啡豆中所含的碳水化合物可分为多糖及低分子糖类，后者包含单、双及三糖类，又可分为还原糖及非还原糖，此外，也含有一些糖类衍生物，如果胶等。碳水化合物对于咖啡的贡献在于香气与颜色的变化。在香气方面，碳水化合物经过烘焙后，不仅本身会散发香气，同时也会吸附其他挥发性的香气，使咖啡呈现不同的特殊风味。

咖啡生豆的碳水化合物含量约为38.5％，其中约8.7％属于低分子糖类，会在烘焙过程产生焦糖化反应，而转化成焦糖色素等成分；而多糖类及果胶等主要是纤维素（23.1％）或木质素（6.7％）成分存在。

低分子糖类

咖啡生豆中最主要的游离态糖类是蔗糖，不同的品种、来源及成熟度，其含量会有不同。从咖啡生豆的抽出液里也可以测得到其他种类的简单糖类，例如还原糖，此外也含有葡萄糖与果糖。

咖啡豆经过烘焙之后，低分子糖类会产生变化，其变化按照烘焙程度不同而有差异，蔗糖损失最迅速，轻度烘焙的损失率是97％、中度烘焙是99％、重度烘焙则是100％，至于葡萄糖、果糖及阿拉伯糖等也都有相当程度的损失。

多糖类

这是很重要的咖啡生豆组成成分，占了干物量的40～50％左右。若按照种类区分，多糖类包含了聚合半乳糖、聚合甘露糖、聚合阿拉伯糖及纤维素，都是组成咖啡豆质体的物质。

即使经烘焙后，多糖类仍会保存一定的量，过去研究发现，烘焙程度的影响并不大，保留率约在70～75％，以纤维素保留率最高，聚合阿拉伯糖最低。

蛋白质及胺基酸

咖啡生豆的蛋白质含量约14.4％，扣除掉咖啡因及葫芦巴碱等氮化合物后，蛋白质的含量则为11.9％左右。粗蛋白之外，咖啡生豆中也含有多种的酶，例如脂肪分解酶（lipase）、蛋白质分解酶、糖类分解酶、半乳糖水解酶及过氧化酶等。咖啡生豆约含有0.15～0.25％的游离胺基酸，对咖啡风味的影响较大，但对口味的影响则较低，生豆一旦经过烘培，其蛋白质的含量会降至3.0％。

脂质

存在于生豆胚乳中的咖啡油（coffee oil）及咖啡豆外层的蜡质共同组成咖啡生豆的脂质。咖啡油含有三酸甘油酯及相当份量的其他脂质，但其含量及组成成分会因品种不同而有差异，一般来说，生豆的平均含量约11.5％，即使烘焙，仍有97％左右以脂类等型态保存。

挥发性物质

挥发性物质是掌管咖啡风味的主要来源，影响咖啡品质甚巨。挥发性物质的种类很多，其存在的状况会影响咖啡的香气与品质，烘焙生豆时，尤其中的挥发性物质被切断或经反应后所衍生。举凡热分解或成分间的交互作用，例如糖类、胺基酸、有机酸及酚类化合物等的作用，均会形成咖啡特有的香气与风味

此外，影响咖啡挥发性物质成分的因素，还包括了豆子的品种、气候、土壤条件、生豆的储存、烘焙的温度与时间，以及烘焙设备等。

咖啡生豆必须经过烘焙，才能够生产我们平常闻到的咖啡香，未经烘焙前是没有咖啡的特殊香气。目前已确定生豆中的挥发性香气经过烘焙后，至少可产生650种以上的香气，如榛果味、奶油味、焦糖味、青草味、烟熏味、烧焦味、香辛味及苦味等，是所有食品及饮料中挥发性香气成分种类最多的，另外，烘焙程度也会影响咖啡的风味。

水分

随着不同加工阶段及产品，咖啡豆的水分含量有很大的差异，还含膜的湿咖啡豆，其水分含量约50％，经过干燥的咖啡生豆约为11.5％，烘焙后的咖啡豆水分含量仅剩约4.8％。由于咖啡生豆中含有相当份量的水分胶体性大分子物质，如蛋白质及多糖类等，能以多种不同的物理及化学方式结合水分，并存在豆子中。