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咖啡香气萃取的动力学,了解一下

2020年01月03日 | 作者: 重庆百瑞斯特咖啡西点调酒学院 | 分类: 咖啡知识 | 

培训

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一杯好的咖啡,需要在香气、味道和口感之间取得微妙的平衡,这与产业链条中的每一个步骤都息息相关,萃取也是其中很重要的一个环节。

要对萃取进行微调,掌握萃取相关的物理化学知识是非常重要的。基于这点考虑,Frédéric Mestdagh等人研究了咖啡香气萃取的物理化学特性,分析了20种关键香气物质的萃取动力学。

一些关键的咖啡香气物质[1]

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研究结果表明:萃取速度可能与香气物质的极性相关,而香气物质的挥发性对萃取速度的影响不大。(注:化合物的极性决定于分子中所含的官能团及分子结构)

萃取动力学

采用SPME-GC-MS(固相微萃取/气质联用)的方法对不同萃取量咖啡的主要香气物质进行定量分析。

一些气味剂,如2,3-丁二酮(2,3-butanedione),很快达到最大提取量;而β-大马士革酮(β-damascenone),即使在萃取量达到150 mL后仍能继续提取。

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3种咖啡香气物质的萃取动力学,初始斜率(a/b)代表了萃取动力学的发展[1],横坐标-萃取体积,纵坐标-标准化杯中香气物质的量

这表明,各种咖啡香气物质萃取的动力学差异很大。

挥发性的影响

下图中最左边的点是挥发性最低的香气物质,如β-大马士革酮(β-damascenone),而右侧的香气物质挥发性最高,如甲硫醇(methanethiol)。

图中的数据点比较分散,举例来说,甲硫醇(methanethiol)和2-乙酰吡嗪(2-acetylpyrazine)具有类似的萃取动力学特性(相近的a/b值),然而它们具有完全不同的挥发性。

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萃取动力学与咖啡香气物质挥发性的关系[1]

横坐标-挥发性(Log[蒸气压]),纵坐标-初始斜率(a/b)

这说明,咖啡香气物质的挥发性不能用来解释不同的萃取动力学特性。

极性的影响

下图中,左侧的数据点代表极性气味物质,如2,3-丁二酮(2,3-butanedione),而右侧的数据点代表极性较低的物质,如β-大马士革酮(β-damascenone)。

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萃取动力学与咖啡香气物质极性的关系横坐标-极性(log 辛醇/水分配系数),纵坐标-初始斜率(a/b)

很明显,极性较高的成分提取的速度要快得多,如2,3-丁二酮(2,3-butanedione)的a/b值较高;而极性较低的香气物质提取要慢得多,如β-大马士革酮(β-damascenone)。

可见,萃取动力学很可能与香气物质的极性密切相关。

香气的平衡

如下图所示,随着萃取体积的增加,高极性香气物质的占比减少,而低极性香气物质的占比增加。由此造成的杯中香气平衡的改变,也会影响到消费者对整体香气的感知。

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高极性物质随萃取体积的增加而减少[1]

总结一下,咖啡的香气平衡与香气物质的萃取动力学相关,而萃取动力学(萃取速度)无关香气物质的挥发性,而与萃取物质的极性关系更大;与低极性物质相比,高极性物质释放得更快,导致咖啡萃取过程中香气平衡的变化;要掌握香气平衡,萃取量是一个可调节的参量。

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