關於咖啡萃取的詳細講解

關於萃取,我們已知的那些事

我們都知道,水是一種很強的溶液,甚至可以被稱為"通用溶液",因為它可以溶解很多其他液體所無法溶解的物質.水的分子結構想必大家都知道,由氫原子和氧原子構成,同時帶有正負極性,正是因此,其他物質分子在進入水中之後很容易就會發生分解,並與水分子結合.在此基礎上,額外的熱使分子運動更加劇烈,這使得熱水溶解其他物質的能力更強.

同時,我們還知道,咖啡中的很多物質都是可溶的,例如水果酸、咖啡因、油脂、類黑素、碳水化合物和植物纖維.每種物質被溶解的時間和速率是不同的,且帶有不同口味.其中,僅有30%的物質是可溶於水的,只有不到20%的物質是帶有正面口味的,剩餘的只會給咖啡帶有多餘的苦味、紙味或其他負面口味.幸運的是,這些正面口味物質是首先被溶解的,負面口味物質需要更長的時間才能萃取出來.

此外,我們也知道不同物質會在沖泡的不同階段被溶解出來.水果酸和咖啡因溶解的最快,因此若沖泡時間較短,咖啡的口味會偏明亮,口感偏單薄.其次被萃取出的是脂肪和油脂,這些物質決定了咖啡的口感,但濾紙會阻礙油脂進入咖啡,因此手沖咖啡的口感會比用金屬濾網沖泡的咖啡更加單薄.最後溶解的是類黑素、碳水化合物和植物纖維.類黑素是美拉德反應的副產品,咖啡的棕色正是由於它而產生的.碳水化合物和植物纖維在咖啡成分中的佔比超過一半,這些物質是不可溶於水的.最後這兩種物質通常帶有負面口味,會給咖啡帶來多餘苦味、紙味或是土味,但它們同樣對咖啡整體的口味平衡無比重要.

我們可以通過一個非常簡單的實驗來了解在沖泡的不同階段究竟哪些物質被萃取出來.如果你還沒有嘗試過,請參考以下實驗步驟:

準備製作一杯意式濃縮咖啡,同時準備6個小杯子.當咖啡開始濾出時,先讓咖啡流進第一個杯子,過5-10秒之後,再讓咖啡流入下一個杯子,如此往複,直到咖啡按照沖泡配方製作完成.

按先後順序為杯子排序,你會發現單從顏色上,每杯咖啡就存在巨大差異,口味想必也大相徑庭.由於咖啡的量有限,我僅做滿了3杯咖啡,但即便是這樣,我還是從每杯咖啡的TDS讀數中得到了非常有意思的結果.

從上圖中我們可以看出,在咖啡製作的開始階段,萃取率非常非常高（第一杯咖啡為從開始萃取到總重達到5g時停止）,此後下降得非常明顯.

我開始思考:如果用其他沖泡方式,結果會怎樣呢?意式濃縮咖啡的萃取過程非常短.如果用其他萃取時間更長的沖泡方式,它們的TDS讀數會是怎樣的呢?

由此我又產生了另外一個問題:

每一種物質被萃取的速率究竟是怎樣的呢?

為此,首先我必須弄清咖啡的萃取速率、全過程中的總萃取量和沖泡過程中每種物質被萃取出的總量與咖啡總重之間的比例.

為此,我必須收集更多數據.我開始嘗試V60手沖咖啡,並記錄下感官分析數據和TDS讀數.我使用的配方是:用22.22g咖啡和400g水在5分鐘時間內進行沖泡,預沖泡時間30秒.我選擇了時間較長的配方,以便收集更多數據.

每過30秒,我會將濾碗移至新的咖啡杯上,每30秒的倒水量均為50g.最後,我得到了8杯每隔30秒萃取出的手沖咖啡.

這種做法可能會產生一定誤差,我已經盡量用各種手段進行避免.例如將濾碗移至新的咖啡杯會導致咖啡粉發生額外震動,再比如我只能控制每個階段的倒水量,卻無法精準控制滴入咖啡杯中的咖啡總量,這導致每個杯子中的咖啡的量可能是不均勻的,尤其是當我最後一次倒水時,剩餘的全部水全部進入了最後一個杯子,致使最後一杯的咖啡量最多.

但實驗結果令人振奮,無論是從感官分析還是從屈光折射儀讀數上面.從上圖中我們可以發現,在開始萃取的頭30秒,即預沖泡過程中,咖啡的萃取率極高.此後萃取率會持續增長至1分鐘,隨後便會快速下滑.

從咖啡的口味,我們也能看出每杯咖啡的區別.和預想的一樣,頭1分鐘的2杯咖啡滿滿是明亮的酸味,這是因為水果酸溶解得最快.在之後的幾杯咖啡里,我們分別品嘗到了棕糖、糖蜜和太妃糖味.在2分鐘過後,咖啡開始變為香草味,味道偏苦,略帶澀味.最後一分鐘的咖啡則口味平淡,口感單薄,水味足.

我還發現,每個階段的口味描述辭彙的多少與TDS讀數的趨勢非常吻合,在1分鐘左右達到巔峰,此時的辭彙也是最多的；隨後快速下降,辭彙也相應減少.

在此基礎上,我還需要收集每30秒萃取出咖啡的總重,以推算出每種物質的萃取速率.為此,我又做了2次實驗,並對每個階段的咖啡進行稱重,並收集TDS讀數,以計算出每個階段咖啡在咖啡總重中的佔比.

上圖顯示了TDS讀數在整個萃取中的變化.我們可以發現,咖啡的萃取率在頭90秒之後發生了快速下降,但TDS讀數整體仍在穩定增長.雖然第一階段的TDS讀數很高,但頭90秒所萃取出的咖啡的量僅占咖啡總量的一小部分,這部分咖啡會隨後稀釋到整杯咖啡當中.

因此我們可以得出結論:超過一般的可溶物質是在沖泡頭90秒中被萃取出來的,雖然這部分咖啡僅占咖啡總量的20%.

這一試驗結果非常振奮人心,但我仍想知道更多.如果一開始將水全部倒入,咖啡的萃取率會發生怎樣的變化呢?為此,我對浸泡式咖啡進行了實驗

一開始我選擇的是法壓咖啡.為方便實驗操作,我將濾網置於了咖啡粉層之下,而非傳統意義上在浸泡之後再進行下壓.結果這一方法非常具有挑戰性,且實驗結果意義並不大,與手沖咖啡非常類似,TDS讀數在30秒-1分鐘內快速上升,之後迅速下降,而且讀數在1分鐘-4分鐘這一區間內完全沒有變化.

但我們還是品嘗了每30秒萃取出的咖啡,我們發現結果差異非常大.1分鐘左右萃取出的咖啡味道偏酸,口感單薄；處於中段的咖啡花香味極濃,略帶一點酒精味.如果TDS讀數在1分鐘後沒有發生變化,那麼口味上的變化是從何而來的呢?

為了一探究竟,我選用了另外一種靈活性更強的浸泡沖泡設備——Clever咖啡壺.這一次,我並沒有頻繁更換杯子,而是在每30秒暫停沖泡,以此法沖泡出8杯咖啡.此外,用Clever咖啡壺可一次性沖泡出大量咖啡,以便我進行感官分析.

但實驗結果有時與我們的想法存在很大差距.即便使用了Clever咖啡壺,TDS讀數仍在非常早的階段停止增長,沖泡第30秒和第4分鐘的TDS讀數差距僅有0.29,咖啡TDS讀數在頭30秒已經達到了1.06.同樣的,每一杯咖啡的口味依舊差別極大.

以上實驗究竟說明了什麼?

1.大部分萃取發生在萃取的開始階段,在1分鐘時達到頂峰

這或許不是什麼新發現,我們已經知道在萃取的開始階段,正面口味物質會被率先萃取出來,隨後萃取出的類黑素、植物纖維和碳水化合物會帶來苦味和負面味道,影響咖啡的整體口味.但苦味其實也是咖啡口味平衡中重要的組成部分,不可或缺.

其中,我為咖啡沖泡開始頭30秒所萃取出的物質總量之大感到震驚.在感官分析中,我的一位同事驚訝地看著我,問道:"你知道我們這是在萃取咖啡濃縮液,然後再對它進行稀釋嗎?"雖然有些誇張,但他說的不無道理.咖啡的大部分正面口味幾乎是在一瞬間被萃取出的,且濃度極高,非常不平衡,過於出挑.而此後的咖啡則是在努力平衡這些口味,讓咖啡的結構感更強.

2.TDS不能說明咖啡是否美味

在浸泡式咖啡實驗中,我們發現咖啡萃取率在沖泡1分鐘後達到瓶頸.在手沖咖啡中,由於持續向咖啡中倒入熱水,萃取率則在1分鐘後快速下降.對於兩種方法的實驗均顯示,在沖泡達到1分鐘左右,咖啡中的大部分可溶物質已經被萃取出來.

但即便TDS讀數沒有改變,咖啡口味仍發生了巨大變化.

是什麼造成了不同階段咖啡口味的差異?一種解釋是易揮發的芳香物質,我們可以通過核磁共振光譜對其進行檢測,但咖啡中含有至少800中芳香物質,想要精確計算幾乎是不可能的.

從中我們學到了另外一點:數字並不能告訴我們有關咖啡的一切.如今很多人會依賴屈光折射儀和讀數來判斷咖啡的好壞.但我們的結果顯示,即便是最尖端的技術,也不能取代人們的感官感受.如果我們僅憑數字說話,我們將永遠無法對每一杯咖啡的品質公平評測.咖啡是一樣帶有任性的藝術品,是由用我們的全身心去感受,我們才能得知咖啡隱藏最深的真諦.

即便你有再高端的設備,也無法取代你的舌頭.因此下一次再遇到一種沖泡設備,想要設定沖泡配方時,一定要記得,數據只是依據,最終作出判斷的仍是你自己,要相信你的感官,跟隨自己的心去探索.