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咖啡知识 | 咖啡萃取的原理=化学反应+物理反应?!


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水 解Hydrolysis



QUESTION

嗨!Emma!

我一直听别人提起咖啡冲泡过程中的“水解”,它是什么?你能解释一下“水解”的科学依据吗?它跟萃取有什么区别?谢谢!


一名在巴尔地摩喝醉咖啡的人


ANSWER

亲爱的在巴尔地摩喝醉咖啡的人:

我感受到了你的痛苦!咖啡的冲泡是现在咖啡行业中最为复杂的课题之一,然而大家好像并没有对其有多少关注。在Ted Lingle(泰德·林格)2011年提出的SCAA的萃取核心理论中,我们SCAA整体已经明确,将整个咖啡冲泡分成三个阶段:润湿——萃取——水解(时间顺序)。这些词语看上去貌似挺专业的,但是实际上SCAA至今仍然没有能力给它们非常准确的定义,理论一模糊,你们这帮做实操的咖啡师也懵了,肯定会有你提出的这种问题。



我们先来看看萃取。当咖啡粉已经被高温润湿后,气体以及活泼的气体化合物首先逸散,咖啡内部的可溶有机分子同时被渗透压“拉扯”到水中,进而溶解。这个过程主要是咖啡粉与热水接触导致的一系列化学和物理变化,我们称之为“萃取”。但是事实上,这个“萃取”一词也可以与“冲泡”混淆,因为萃取的确是咖啡冲泡中用时最长、影响最大的环节。


而当化学家用到“萃取”这一词时,他们的意思是指将某一特定化合物从一个混合物中分离的过程。这个定义用在咖啡里是什么?我们要把咖啡内部组成咖啡液的有机分子从咖啡粉中“分离”出来。当某个物质与溶液(例如水)接触时,我们将这个物质分类为可溶以及不可溶。在咖啡冲泡之中,咖啡粉内含有的溶质(咖啡成分),而水就是万能溶液。事实上,要是没有“萃取”这一过程,我们永远也喝不到咖啡,只能喝咖啡渣和水的混合物。而其实“萃取”这个环节还可以往下细分成数个子反应过程。它与水温,萃取时间,搅动程度等等因素都有关。在萃取过程中,咖啡粉一直在经历很多种物理和化学反应。

你之前提到的“水解”就是众多“萃取”子反应中的一个。在咖啡萃取中,当水与某个不可溶大有机分子接触,并且与它发生“化学反应”(而不是物理反应),使其分解,溶解时,这就是水解。不可溶的大分子本不可溶解,但是通过热水携带的热量使其与水发生了化学反应,此时大分子的强硬结构像是被水慢慢“冲化”,从而变成可溶解的成分。

第二个子化学反应是“溶解”。咖啡粉中的可溶性分子溶解在水中,使水成为咖啡液。包括以下可溶性分子:绿原酸,乙酸,苹果酸等有机酸,当然还有咖啡因和胡芦巴碱。有两种原理不同的溶解类别,一种是分子的溶解,一种是离子的溶解。盐类和酸类化合物往往是以离子形态溶解,而像咖啡因这样的有机分子则以分子形式溶解。当水接触咖啡粉时,溶解过程会自发进行。


第三个反应是扩散。溶质溶解于溶剂中时,往往并不是溶剂的每个部分的溶质密度都相同。当两区域溶质密度不同的时候,溶质(离子、分子)就会从溶液中密度高的地方转移到密度低的地方。在咖啡萃取中,这就代表物质从咖啡粉(浓度高)转移到水(浓度几乎为零)中。扩散作用最典型的例子就是渗透Osmosis。渗透是可溶分子自发通过薄膜(细胞膜级),从高浓度端到低浓度端的作用,最终会使得膜两段液体浓度相同。扩散作用不需要任何搅动或者冲刷,甚至连水加在咖啡粉上的重力都不需要,只要水(溶剂)与咖啡粉(内部的溶质)相接触,扩散就会发生。

以上就是咖啡萃取的全过程了,大致不分发生的时间先后,你想要知道的“水解”属于第一部分,请不要弄混了哦。


想喝醉咖啡的,Emma




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