發(fā)酵作用
咖啡探索之旅雖然充滿了波折,但也十分有趣.
順著這條咖啡探索之路前行,我們看到了咖啡種子,、咖啡果實、生咖啡豆,、烘焙咖啡豆的形成,并且最后擺在我們眼前的是一杯煮好的咖啡,我們有幸看到了在整條咖啡價值鏈中,所有參與者們在每一個階段付出的努力.每個階段都是緊密相關(guān)的,這并不是一件奇怪的事.每個階段都可以通過不斷優(yōu)化,來為顧客提供質(zhì)量越來越好的咖啡.
咖啡的品質(zhì)通常是通過評價生咖啡豆以及煮好的咖啡質(zhì)量來決定的.所有的風(fēng)味前體物都被鎖在了生咖啡豆中,所以,這些生咖啡豆的品質(zhì)與最后煮熟的咖啡質(zhì)量緊密相關(guān).
但是生產(chǎn)商在考慮改善咖啡質(zhì)量的時候,不能忽視采摘后加工過程的重要作用.采摘后加工的主要目標(biāo)就是將咖啡豆果實的外皮弄下來并且弄干咖啡豆種子,最后穩(wěn)定風(fēng)味前體載體,這個載體就是生咖啡豆.實現(xiàn)這一目標(biāo)的常用方法是濕法和干法加工,其加工歷史可以追溯到咖啡工業(yè)誕生的時候.與此同時,許多混合或新穎的咖啡加工方法也在其生產(chǎn)領(lǐng)域得到了普及,如著名的蜜漿法或常用的厭氧發(fā)酵法.(在發(fā)酵過程中限制氧氣或減少氧氣量的方法).近年來,許多咖啡生產(chǎn)商在創(chuàng)新咖啡豆加工方法這一板塊中遙遙領(lǐng)先,并在不同的生產(chǎn)領(lǐng)域嘗試了不同的加工方法.這為人們研究咖啡加工方法和特定的加工參數(shù)對咖啡質(zhì)量的影響提供了大量的實驗證據(jù).然而,還沒有人能夠找到嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)證據(jù)來支持這個研究,我們需要在這個領(lǐng)域更加努力.
過去四年以來,我們一直通過布魯塞爾自由大學(xué)(比利時布魯塞爾)和雀巢研究公司(瑞士韋爾-切茲-萊斯-布蘭科)之間的雙邊產(chǎn)業(yè)-學(xué)術(shù)研究性合作來研究咖啡的生產(chǎn),我們?yōu)榱私飧嗫Х炔烧蠹庸し绞阶龀隽瞬恍傅呐?在這里,我們將重點放在與您一同分享我們在不同地理位置中不同咖啡品種的一些研究成果 – 希望您會發(fā)現(xiàn)這些成果同我們在旅程中做過的事情一樣富有遠(yuǎn)見和令人興奮.
微生物和代謝作用
咖啡采收后加工過程主要存在兩種活動現(xiàn)象,一是加工環(huán)境中的微生物活動,二是咖啡內(nèi)部種子代謝.加工過程的動態(tài)特性突出表現(xiàn)在微生物不斷消耗營養(yǎng)物質(zhì)和生產(chǎn)物質(zhì),以及種子對自身代謝能力的不斷調(diào)整(即咖啡豆中許多不同物質(zhì)的濃度分布).在單個咖啡的生產(chǎn)過程中,每個步驟都存在著復(fù)雜性,這種復(fù)雜性是由各種外部因素決定的,例如溫度,、咖啡種類的多樣性以及加工設(shè)備.
微生物幾乎能夠在各種環(huán)境中存活,所以在咖啡加工生態(tài)系統(tǒng)中也存在著微生物.微生物在其他發(fā)酵食品生產(chǎn)過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用(見“發(fā)酵風(fēng)味”),因此,微生物在咖啡加工過程中發(fā)揮著重要的作用的也就不足為奇了.甚至在加工開始之前,微生物就已經(jīng)停留在咖啡果實的表面了:在接下來的加工流程里,這些微生物(尤其是乳酸菌)將會處于發(fā)酵環(huán)境中,將富含營養(yǎng)的植物體作為食物,這些植物體包括果肉和/或粘液.當(dāng)微生物開始生長時,它們從這些植物的營養(yǎng)物質(zhì)中產(chǎn)生代謝物,這些代謝物在加工環(huán)境中不斷累積——這種現(xiàn)象被微生物學(xué)家稱為發(fā)酵.令我們興奮的是,我們發(fā)現(xiàn)在干濕加工過程中,發(fā)酵作用會發(fā)生在咖啡生態(tài)系統(tǒng)的不同部位.在濕法加工過程中,發(fā)酵作用發(fā)生在加工用水中,而在干法加工過程中,發(fā)酵則會發(fā)生在果實干燥的外皮層.有趣的是,一些在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的代謝物仍然會停留在咖啡的表面,甚至在整個加工過程完成后,它們?nèi)匀涣舸媪讼聛?因此,它們作為微生物的殘留物黏在生咖啡上.我們將這個現(xiàn)象稱為發(fā)酵作用.
圖1:我們使用多相法來解密咖啡從果實到飲品的生產(chǎn)過程,比如說,為了認(rèn)識咖啡加工生態(tài)系統(tǒng),我們使用了代謝組學(xué)研究法(上)和微生物學(xué)研究法(下),另外,我們對煮熟的咖啡飲品采用了感官評估的方法.完整結(jié)果請見相關(guān)研究論文.
咖啡豆同時也是一個活著的實體,它可以與周邊的環(huán)境互動,也可以對外在環(huán)境做出反應(yīng).因此,作為一個活有機體,它在整個加工期間的新陳代謝功能都很活躍.人們認(rèn)為咖啡豆是中間性種子,因此它們即使在低含水量的情況下也能對不同外部環(huán)境中的應(yīng)激因素做出反應(yīng),并相應(yīng)地改變它們的代謝物成分(是種子中所有碳水化合物、氨基酸和有機酸的成分總和).伴隨著加工鏈的兩個主要應(yīng)力因素包括:在水下浸沒期間的低氧或缺氧以及在干燥期間的“干旱脅迫”(缺水).在濕加工過程中,咖啡豆經(jīng)歷缺氧和干旱脅迫,而在干燥加工期間這些咖啡豆則會長期處于干旱脅迫的狀態(tài)中.這些差異也有助于區(qū)分水洗式咖啡和干法加工咖啡.因此,當(dāng)談?wù)摽Х燃庸Х瓤谖兜挠绊憰r,我們不僅是在談?wù)撊?chuàng)造加工咖啡豆外部的“發(fā)酵風(fēng)味”——我們也在談?wù)摽Х榷棺陨泶x成分發(fā)生了什么根本性變化.
咖啡加工方式的不同會累積不同濃度的代謝物
不同的加工條件會產(chǎn)生不同的微生物和種子代謝能力,這些會影響咖啡豆的代謝體狀況,最終會影響咖啡的口味.在這里,通過廣泛研究以后,我們簡要地考慮了在研究中三種特定濕法加工參數(shù)會造成什么影響,這三個參數(shù)包括:發(fā)酵的時間,、咖啡果實是否經(jīng)過機械脫殼,、咖啡豆在發(fā)酵和洗滌后是否經(jīng)過浸泡.然而,在我們開始討論這些問題之前,最好要明確一些與咖啡加工相關(guān)的術(shù)語.
在基本的濕法加工過程中,新鮮的咖啡果實被去除果肉(除去果肉)并浸入水中(發(fā)酵).然后,將發(fā)酵罐排干,用清水清洗發(fā)酵咖啡豆,去除殘留的黏液(洗滌).有時,這些水洗式咖啡豆會被浸泡在水箱里或幾個桶里,然后再次用清水浸泡.在清洗或浸泡過咖啡豆后,接著在干燥階段將豆子脫水.經(jīng)典發(fā)酵的一個變化就是通過粘液去除器去除咖啡豆的粘液 (其中兩個旋轉(zhuǎn)的桶會通過機械擠壓咖啡豆,來刮掉咖啡豆上的粘液),在此,們將其定義為 粘液脫離加工.
發(fā)酵時間對咖啡品質(zhì)有著顯著的影響.我們發(fā)現(xiàn),雖然人們認(rèn)為長時間的發(fā)酵咖啡豆大多數(shù)會降低咖啡的品質(zhì),導(dǎo)致臭豆或酸豆,但如果嚴(yán)格控制農(nóng)場發(fā)酵咖啡豆的方法的話,這個方法也可以對咖啡產(chǎn)生積極甚至令人滿意的效果.在干凈衛(wèi)生的加工條件下(特別是發(fā)酵罐和洗滌槽),發(fā)酵時間越長,微生物需要活動的時間也就越長,對咖啡豆的發(fā)酵效果也就越好.這種發(fā)酵一直作用于生咖啡豆,如較高濃度的微生物代謝物 (例如乳酸和甘露醇) 和較高濃度的花香或果味揮發(fā)性有機化合物.微生物的另一個作用就是,在長時間的發(fā)酵作用下,內(nèi)源性咖啡豆代謝使其周邊更加缺氧,影響了簡單碳水化合物（如葡萄糖和果糖）,氨基酸（如天冬氨酸和丙氨酸）和有機酸（如,琥珀酸）的濃度.上述化合物在焙烤過程中的一系列化學(xué)反應(yīng)中起著重要作用,尤其在美拉德反應(yīng)和創(chuàng)造特色咖啡風(fēng)味的過程中起著重要的作用.這些豐富的風(fēng)味前體使生咖啡豆產(chǎn)生了變化,長時間的發(fā)酵也使咖啡的果味變得更加濃郁.
在咖啡濕加工過程中,使用去粘液的咖啡豆還是使用去果肉的咖啡豆作為發(fā)酵原料一直是個很有爭議的話題.相較于經(jīng)典發(fā)酵法,使用粘液去除器作為替代可以創(chuàng)造更多生態(tài)效益,這種機器的使用可以在發(fā)酵過程中節(jié)省更多淡水,另外也可以減少加工時間.但是這種方法對咖啡口感質(zhì)量的影響如何,至今沒有個定論.我們的研究表明,無果肉的咖啡豆上的粘液增加了發(fā)酵水中的營養(yǎng)物質(zhì)密度,這些營養(yǎng)可以讓微生物繼續(xù)活動.這就是水中和咖啡豆上的發(fā)酵效果為什么比去粘液發(fā)酵效果更加好的原因.這導(dǎo)致去果肉的生咖啡豆保留了更多微生物代謝物,而且這種咖啡豆的氨基酸和酚類成分與去粘液的咖啡豆不同.結(jié)果表明,這兩種加工方式使得咖啡的花味和果味在濃度上略有不同.
與上述因素相比,洗滌浸泡的加工方式降低了發(fā)酵效果.如果在不浸泡甚至減少洗滌次數(shù)的情況下,生咖啡豆在發(fā)酵過程中能夠累積更多寶貴的代謝物,因此,顧客對咖啡的評分也就更高了.然而,如果由于某種原因使得發(fā)酵效果不佳,浸泡咖啡豆能有助于去除發(fā)酵過程中累積的一些不良代謝物,并且可以控制咖啡中的異味.
將咖啡品種作為發(fā)酵變量
咖啡品種不同,其新鮮咖啡果實的粘液和果肉的代謝物成分也不同.作為微生物營養(yǎng)物質(zhì)的主要提供者,不同咖啡品種中粘液成分的差異性也會造成不同的發(fā)酵效果.比如說,我們發(fā)現(xiàn)拉丁美洲的特色咖啡果實上有一層多汁的中果皮層,比亞洲的Catimor的中果皮層的營養(yǎng)更豐富.結(jié)合外部因素,如局部環(huán)境溫度,我們發(fā)現(xiàn)該果皮層影響了發(fā)酵過程中的pH值分布、微生物群落活性和代謝物成分.因此,在評估加工實踐的潛在影響時,考慮不同的咖啡品種也是一個很重要的一個環(huán)節(jié).
我們相信這種多樣性是咖啡的優(yōu)勢所在,因為這意味著上述羅列的大量因素有待探索,而咖啡價值鏈的多樣性與工藝和科學(xué)的聯(lián)系也是十分緊密的.我們?nèi)匀幌嘈?我們的研究成果一定會使咖啡變得更加美味.
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