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(shí),、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(jià)值鏈中,所有參與者們?cè)诿恳粋€(gè)階段付出的努力.每個(gè)階段都是緊密相關(guān)的,這并不是一件奇怪的事.每個(gè)階段都可以通過(guò)不斷優(yōu)化,來(lái)為顧客提供質(zhì)量越來(lái)越好的咖啡.
咖啡的品質(zhì)通常是通過(guò)評(píng)價(jià)生咖啡豆以及煮好的咖啡質(zhì)量來(lái)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(shí)候,不能忽視采摘后加工過(guò)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(shí)的外皮弄下來(lái)并且弄干咖啡豆種子,最后穩(wěn)定風(fēng)味前體載體,這個(gè)載體就是生咖啡豆.實(shí)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(shí)候.與此同時(shí),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(guò)程中限制氧氣或減少氧氣量的方法).近年來(lái),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(duì)咖啡質(zhì)量的影響提供了大量的實(shí)驗(yàn)證據(jù).然而,還沒(méi)有人能夠找到嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)證據(jù)來(lái)支持這個(gè)研究,我們需要在這個(gè)領(lǐng)域更加努力.
過(guò)去四年以來(lái),我們一直通過(guò)布魯塞爾自由大學(xué)(比利時(shí)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(lái)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(diǎn)放在與您一同分享我們?cè)诓煌乩砦恢弥胁煌Х绕贩N的一些研究成果 – 希望您會(huì)發(fā)現(xiàn)這些成果同我們?cè)诼贸讨凶鲞^(guò)的事情一樣富有遠(yuǎn)見(jiàn)和令人興奮.
微生物和代謝作用
咖啡采收后加工過(guò)程主要存在兩種活動(dòng)現(xiàn)象,一是加工環(huán)境中的微生物活動(dòng),二是咖啡內(nèi)部種子代謝.加工過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性突出表現(xiàn)在微生物不斷消耗營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生產(chǎn)物質(zhì),以及種子對(duì)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(gè)咖啡的生產(chǎn)過(guò)程中,每個(gè)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(guò)程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用(見(jiàn)“發(fā)酵風(fēng)味”),因此,微生物在咖啡加工過(guò)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(kāi)始之前,微生物就已經(jīng)停留在咖啡果實(shí)的表面了:在接下來(lái)的加工流程里,這些微生物(尤其是乳酸菌)將會(huì)處于發(fā)酵環(huán)境中,將富含營(yíng)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(kāi)始生長(zhǎng)時(shí),它們從這些植物的營(yíng)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(guò)程中,發(fā)酵作用會(huì)發(fā)生在咖啡生態(tài)系統(tǒng)的不同部位.在濕法加工過(guò)程中,發(fā)酵作用發(fā)生在加工用水中,而在干法加工過(guò)程中,發(fā)酵則會(huì)發(fā)生在果實(shí)干燥的外皮層.有趣的是,一些在發(fā)酵過(guò)程中產(chǎn)生的代謝物仍然會(huì)停留在咖啡的表面,甚至在整個(gè)加工過(guò)程完成后,它們?nèi)匀涣舸媪讼聛?lái).因此,它們作為微生物的殘留物黏在生咖啡上.我們將這個(gè)現(xiàn)象稱為發(fā)酵作用.
圖1:我們使用多相法來(lái)解密咖啡從果實(shí)到飲品的生產(chǎn)過(guò)程,比如說(shuō),為了認(rèn)識(shí)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(duì)煮熟的咖啡飲品采用了感官評(píng)估的方法.完整結(jié)果請(qǐng)見(jiàn)相關(guān)研究論文.
咖啡豆同時(shí)也是一個(gè)活著的實(shí)體,它可以與周邊的環(huán)境互動(dòng),也可以對(duì)外在環(huán)境做出反應(yīng).因此,作為一個(gè)活有機(jī)體,它在整個(gè)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(duì)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(jī)酸的成分總和).伴隨著加工鏈的兩個(gè)主要應(yīng)力因素包括:在水下浸沒(méi)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(guò)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(huì)長(zhǎng)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?duì)咖啡口味的影響時(shí),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(huì)累積不同濃度的代謝物
不同的加工條件會(huì)產(chǎn)生不同的微生物和種子代謝能力,這些會(huì)影響咖啡豆的代謝體狀況,最終會(huì)影響咖啡的口味.在這里,通過(guò)廣泛研究以后,我們簡(jiǎn)要地考慮了在研究中三種特定濕法加工參數(shù)會(huì)造成什么影響,這三個(gè)參數(shù)包括:發(fā)酵的時(shí)間,、咖啡果實(shí)是否經(jīng)過(guò)機(jī)械脫殼,、咖啡豆在發(fā)酵和洗滌后是否經(jīng)過(guò)浸泡.然而,在我們開(kāi)始討論這些問(wèn)題之前,最好要明確一些與咖啡加工相關(guān)的術(shù)語(yǔ).
在基本的濕法加工過(guò)程中,新鮮的咖啡果實(shí)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(shí),這些水洗式咖啡豆會(huì)被浸泡在水箱里或幾個(gè)桶里,然后再次用清水浸泡.在清洗或浸泡過(guò)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(gè)變化就是通過(guò)粘液去除器去除咖啡豆的粘液 (其中兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的桶會(huì)通過(guò)機(jī)械擠壓咖啡豆,來(lái)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(shí)間對(duì)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(zhǎng)時(shí)間的發(fā)酵咖啡豆大多數(shù)會(huì)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(chǎng)發(fā)酵咖啡豆的方法的話,這個(gè)方法也可以對(duì)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(shí)間越長(zhǎng),微生物需要活動(dòng)的時(shí)間也就越長(zhǎng),對(duì)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(jī)化合物.微生物的另一個(gè)作用就是,在長(zhǎng)時(shí)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(jiǎn)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(jī)酸（如,琥珀酸）的濃度.上述化合物在焙烤過(guò)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(guò)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(zhǎng)時(shí)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(guò)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(gè)很有爭(zhēng)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(jī)器的使用可以在發(fā)酵過(guò)程中節(jié)省更多淡水,另外也可以減少加工時(shí)間.但是這種方法對(duì)咖啡口感質(zhì)量的影響如何,至今沒(méi)有個(gè)定論.我們的研究表明,無(wú)果肉的咖啡豆上的粘液增加了發(fā)酵水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)密度,這些營(yíng)養(yǎng)可以讓微生物繼續(xù)活動(dòng).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(guò)程中能夠累積更多寶貴的代謝物,因此,顧客對(duì)咖啡的評(píng)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(guò)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(shí)的粘液和果肉的代謝物成分也不同.作為微生物營(yíng)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(huì)造成不同的發(fā)酵效果.比如說(shuō),我們發(fā)現(xiàn)拉丁美洲的特色咖啡果實(shí)上有一層多汁的中果皮層,比亞洲的Catimor的中果皮層的營(yíng)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(guò)程中的pH值分布,、微生物群落活性和代謝物成分.因此,在評(píng)估加工實(shí)踐的潛在影響時(shí),考慮不同的咖啡品種也是一個(gè)很重要的一個(gè)環(huán)節(jié).
我們相信這種多樣性是咖啡的優(yōu)勢(shì)所在,因?yàn)檫@意味著上述羅列的大量因素有待探索,而咖啡價(jià)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(huì)使咖啡變得更加美味.
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