梅纳反应跟焦糖反应的关系?咖啡烘焙的过程?

作者:未知 来源:手冲咖啡: 咖啡知识 > 2024-12-22 11:24:24


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从事咖啡烘焙工作後,发现实际上很多道理都是相通的,我发现生豆就像是演员,而烘焙师就像是导演,可以指挥着演员在这部戏里的生死和命运。
  
  可以说,撇开生豆品质不谈,烘焙是影响整杯咖啡味道最大的变数。
  
  对我而言,烘焙就是水、火、风这三者结合在一起演变出的味道。
  
  水
  
  很多人也许会有疑问,怎麽会有水,难道烘焙咖啡豆的时候会加水进去?其实是咖啡生豆中所含的水份,正常来讲,咖啡豆中的水份大约占整颗咖啡豆的8-13%,因此经常听到有烘焙师在相互讨论脱水时间多长,或者咖啡豆的水份如何……在整段烘焙的过程中,在150℃-160℃时我们会发现咖啡豆变黄,豆表迅速膨胀,很多人把此阶段称为『脱水阶段』,但实际上,咖啡豆从下豆,到进入一爆开始,这期间的水份已去除得差不多,这个阶段才是名副其实的『脱水阶段』,而温度在150℃-160℃这个阶段,水分会大幅度被去除,因此会影响着整段烘焙是否夹生,因此我会把它称为『断生点』。
  
  众所周知,水分从咖啡豆的表面开始流失,咖啡豆表面的温度由於烘焙而升高,水分跟着蒸发,而豆子中央的水份则逐渐向豆表移动,这个原理大家可以自己动手做一个试验,比如拿一杯水,把一张面巾纸放1/3在杯子里,剩下的2/3放在外面,大家过一会儿就可以看到整张纸全部湿透了。这是一样的道理,而豆芯中的水分移动到豆表之後,遇到豆表中的热量才会蒸发,因此烘焙需要一定的时长,而不是把火开到最大,把咖啡豆炒黑就叫烘焙了。
  
 
  
  由於在烘焙时,豆子的豆表和豆芯水分的蒸发情况完全不同,因此有时候烘焙过快的情况下,就很容易让整颗咖啡豆造成水分不均匀,结果表皮已经玻化,只留下豆芯没熟,造成涩味和草味较重的咖啡。
  
  因此在烘焙的前期我们会更注重采用『蒸焙』的方法来进行脱水,也就是在前期5-7分钟左右的时间(以下所说的数据均为1-2公斤的烘焙量),让咖啡生豆的水分更加均匀地分布在每个角落,一般情况下,采用小风门小火力进行脱水,统一生豆在锅炉内的状态,,如果蒸焙时没有处理好咖啡豆的脱水状态,会出现烘焙不均匀,并且产生涩味。
  
  当然,所谓的『脱水』,也并非要把咖啡豆的水分全部去除乾净,因为在烘焙的过程中,水分更多作为导热介质,因此如果当我们过早的把水分去除乾净,那麽咖啡豆缺少了水分把热量传导到豆芯,也很容易出现夹生,并且风味会较为平淡。
  
  火
  
  这里说的火,主要指热源。热的来源有直火,有电热,有红外线等等,理论上热源并不会改变太多的味道,但热源的均匀度会影响咖啡的味道。比如说直火和电热,直火的优势在於加热速率更快,火焰的穿透力高,但锅炉受热的均匀度可能没有电热的来得好,这势必会影响到这两种常见热源对味道的影响。
  
  当咖啡豆进行完大部分脱水後,也就是在150-160℃左右,整颗豆型会迅速膨胀,豆表颜色变黄,这时候用取样棒将咖啡豆取出,咖啡豆已经开始有一些甜甜的香气,这表示咖啡开始进行梅纳反应。很多烘焙师会在这里增加烘焙火力。在这里其实要处理的就是『绿原酸』,其实也就是通过火力来处理绿原酸所产生的变化,这与前面对水的处理也是息息相关。
  
  我会习惯把咖啡中的苦分成好的苦和不好的苦,好的苦带来的感受如巧克力、可可、烤坚果类的苦味,而不好的苦给人的感受如同烧焦木头,烟熏等等。当我们喝到一杯苦味让你觉得会甜,并带着香气犹如巧克力般的感受时,说明咖啡在烘焙时产生『绿源酸内酯』,也就是咖啡酸和奎宁酸产生脱水缩合後产生的物质,这是由於绿原酸中的奎宁酸在脱水时少掉一个水分子,因此与咖啡酸结合,产生绿原酸内酯,一般来讲,这样的苦味只在前段脱水时完成度较高的情况下产生。而不好的苦味则来源於咖啡酸所产生的乙烯儿茶酚聚合物,一般会在去除水分失败的咖啡豆中发现这样的苦味,在水分去除失败的情况下,水分子含量较多,因此会产生加水分解的反应,也就是把绿原酸分解成咖啡酸与奎宁酸,咖啡酸本身就会使咖啡变涩,再加上高温加热中会产生乙烯儿茶酚聚合物,会使整杯咖啡变得又苦又涩。
  
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  而在脱水刚结束的阶段,烘焙师就面临着这样的选择,这时候生豆中会留存着少许的水分,使绿原酸面临着加水分解反应,因此很多烘焙师会在150-160℃时使用较大的火力让咖啡豆快速通过加水分解区,从而达到脱水缩合的效果。
  
  火力在整段的烘焙过程中调整次数一般不会太多,但每次调整都是烘焙师在咖啡豆内部进行反应时去预判调整,从而让整杯咖啡拥有更好质感的风味层次。
  
  风
  
  这里所说的风指的是烘焙机锅炉内的实际排烟情况,也就是制气阀的风压状况。
  
  烘焙师对於烘焙机的操作,无非就是火力和排气量的调节,一般来讲,我们并不会对火力做太多的调整,反倒是排气量会有更多的调整。在半直火机中,制气阀的调整不仅仅用来排烟,还有通过更改制气阀来控制热源。
  
  不同的烘焙师会有不同的烘焙手法,有习惯在咖啡豆进入一爆前调小火力的,也有习惯在咖啡豆进入一爆後加大火力的,但不管火力如何调整,制气阀也会相应进行调整。应该说,制气阀的调整重要性不亚於火力的调整,但调整的目的更多的是为了保证锅炉内的正负压力平衡,其次是控制热源的进气状况,最後才是达到有效排烟或排出多余的水分子。
  
  由於脱水会决定了咖啡豆在锅炉内的命运,脱完的水分往往会根着制气阀从排烟管道排出,因此当我们在咖啡豆烘焙至160℃左右时,用手去感受一下此时排出的气体,会感觉气体是有点湿润的,这说明水分正在被排出,我曾经制作一个耐高温的湿度计放在排烟管道进行测验,只可惜由於烘焙机的关系,这样的测验并未能产生参考价值。
  
  以我个人的烘焙习惯,我会更喜欢使用较大的风量,以追求热风的稳定度,并且能够快速脱水。当然,使用较大风量要配合实际火力的情况,这就需要大家根据自己的机器和烘焙习惯去调整制气阀。
  
  接下来要讲一讲咖啡烘焙中最重要的两个反应,焦糖化反应和梅纳反应。在很久之前那时候还是猫墅咖啡的公众号中(现在猫墅咖啡馆公众号更名为CHAICAFE),我有简单介绍了什麽是梅纳反应,大约在……三年前介绍的吧,那时候其实对梅纳反应并没有太详细的了解,以为只有咖啡中才会产生梅纳反应。後来发现梅纳反应发生在有关饮食的各个方面,因此为了研究梅纳反应,这三年来我吃了多少肉,才胖成现在这个样子。当年还是瘦瘦的我那可是玉树临风英俊潇洒……
  
  焦糖化反应
  
  咖啡豆中的糖份大约在170~200℃进行焦糖化反应,正好是蔗糖熔点(185℃)、咖啡豆烘培时一爆阶段的温度。焦糖化反应的产物分为两部份:
  
  1、糖的脱水产物,就是焦糖或酱色
  
  2、裂解产物,主要是一些挥发性的醛与酮。
  
  总的来说,在焦糖化反应中产生了火烤的香味、焦糖与颜色,也产生了其他芳香性的物质如麦芽醇、Cyclotene、呋喃类化合物等等,这些化合物也可以在红酒、果汁、奶油等食物中发现。
  
  不过如果在烘培的过程中焦糖化过头并不是件好事,反而会造成碳化,使咖啡燥苦绞喉。如果焦糖化不足则会使得香气单调乏味缺少层次。
  
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  梅纳反应
  
  烘培咖啡豆特有的香味,其中带有植物纤维燃烧的青蓝色烟焦味、奶油乳黄色的甜香、烤面包棕褐色的面包香等等各种味道集结在一起。这些丰富的味道大部来自於烘培时的梅纳反应。
  
  梅纳反应可以分成三个阶段
  
  一、初期:
  
  羰胺缩合Amadori分子重排
  
  二、中期:
  
  Amadori分子重排产物果糖胺脱水成HMF(hydroxymethylfurfural)
  
  果糖胺脱去氨基成还原酮
  
  胺基酸与二羰基化合物的作用
  
  三、末期:
  
  醇醛缩合
  
  生成黑色素的聚合反应
  
  
  焦糖化:“糖”受热後分子瓦解的过程
  
  梅纳反应:“糖或淀粉”与含有“蛋白质或胺基酸”等成份食材一起烹煮才会产生,如炒洋葱、烤面包与煎牛排呈现的色泽与香气。
  
  焦糖化vs. 梅纳反应到底怎麽发生?
  
  常有人说焦化洋葱是“焦糖化”(caramelization),但其实只有单纯含糖的食材才会发生焦糖化,蔗糖加热到约华氏365 度(摄氏185 度)会溶解成透明液体,若继续加热颜色就会变黄,变浅褐色直到深褐色,最後甚至变成黑碳,那是糖脱水的过程。而且糖平常闻起来是没有味道的,直到加热,分子就开始瓦解散发出美妙而风味复杂的挥发性分子,并产生酸味、苦味,颜色越深,味道越苦。
  
  如果当糖与蛋白质或胺基酸等一起烹煮,就会发生梅纳反应(maillard reaction),或称美拉德反应。含糖食材除了焦糖化,部份糖份会和後者交互发生一系列化学反应,产生更多样化的化合物,简而言之就是风味比焦糖化更丰富,不仅仅咖啡豆,巧克力、枫糖浆、酿造啤酒等都是梅纳反应的成品。
  
  焦糖化与梅纳反应各会产生以下香气:
  
  —焦糖化:甜、酸味、苦、果香、雪利酒般的气味、奶油糖、焦糖、坚果
  
  —梅纳反应:香咸、花香、洋葱味与肉香、绿色蔬菜、巧克力、马铃薯与泥土味、上述焦糖化的香味
  
  也就是说,两者是会同时发生的。然而焦糖化与梅纳反应复杂的化学作用尚未被科学家彻底破解,许多风味十足的化合物还无法完全辨识。
  
  梅纳反应怎麽被发现?
  
  法国化学家louis-camillemaillard 在1912 年时发现梅纳反应,原先他只是要研究胺基酸怎麽和蛋白质连结,却发现当他同时加热糖和胺基酸时,混合物渐渐变成褐色。但事实上,1940 年代前,科学家并不知道梅纳反应会产生各种风味。二战时,许多士兵抱怨蛋的替代品——蛋粉煮熟後变为棕色并散发不悦气味,经过无数研究,科学家找出那倒胃口的味道来自於褐化反应,蛋粉虽已脱水且储存於室温,但胺基酸与糖的浓度仍足以引发变化。
  
  後来食品加工业兴起,欲避免加工食物过度反应产生不佳风味,多数研究结果便在该背景下约1940、1950 年代时完成,科学家也才确认梅纳反应会产生特殊“味道”与“气味” ,其中最完整的研究报告为John E.Hodge 所做,这里有片段资讯可以参考,然而,至今尚有一连串谜题未解。
  
  产生梅纳反应的条件
  
  你已知道梅纳反应是因为加热後糖与胺基酸、蛋白质产生变化,也是诱人美味的来源,成功创造梅纳反应的基本条件有:
  
  —蛋白质
  
  —还原糖:葡萄糖、果糖、麦芽糖、乳糖等
  
  —高温
  
  —保持乾燥无水份
  
  —硷性物质能加快反应(非必要)
  
  举个实例吧,一般焦糖酱与牛奶焦糖酱(dulce de leche) 恰好能清楚分出焦糖化与梅纳反应的不同,前者将糖熬煮至焦化熄火後,最後倒入鲜奶油或奶油等乳制品;後者则以小火慢煮炼乳数小时,因一开始加热就已含有蛋白质,且烹调温度也低於焦糖,尝来各有风味。
  
  由於蔗糖并非还原糖,虽不会直接造成梅纳反应,但在烹煮过程中它会分解为葡萄糖与果糖,所以不用担心非得加上还原糖。
  
  梅纳褐变发生的温度是多少?约摄氏118 度。也就是说,在咖啡豆开始烘焙时,就开始发生梅纳反应,也就是由於梅纳反应,在咖啡烘焙的过程中才能产生如此丰富的风味,应该说,整个咖啡的烘焙都围绕着如何使梅纳反应产生更好的风味。

2018-05-27 17:02:51 责任编辑:未知

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