水分活度和咖啡

咖啡的水分活度

咖啡烘焙

     消費者喜歡新鮮的咖啡。對咖啡新鮮度的認識是咖啡年齡和保存條件的結果。導致老化的過程是由于收到揮發性新鮮烘焙風味的演化的結果，也是不同化學反應的結果導致的。這些過程的速率受熱動力學決定。作為在烘焙咖啡中一個可利用水的熱動力學描述指標，水分活度是一個非常重要的考慮來決定咖啡的貨架期。

     消費者所認知的新鮮度顯示部分與甲硫醇的濃度有關。甲硫醇的減少導致糠基硫醇增加。可以認為在新鮮的烘烤咖啡濃度為0.1-1ppb，但是對于過量的硫以及不好的和過期的咖啡，其濃度為5-10 ppb。其他的化學物質增加是由于梅拉德反應，這是一個非酶褐變過程。這個反應已經知道可以在高水分活度時候加速反應。

     醛和酮的濃度在新鮮的烘焙咖啡中相對較高，它們在儲藏過程中通過氧化和揮發的途徑緩慢的減少。提高水分活度可以加速這些過程。

     咖啡中另外一個重要的反應是磷脂氧化。這些反應會在水分活度0.45及以上會加快。烘焙咖啡的水分活度和綠咖啡豆的初始水分含量、烘焙程度、quenching程度、磨細的程度以及儲藏的條件（比如濕度、溫度和壓力等）。1994年，Labuza通過對烘焙咖啡和咖啡粉的貨架期動力學研究指出了這些參數的范圍，這些都是氧化、水蒸汽壓和溫度的作用導致的，這個范圍是0.33-0.67。

    為了得到更好的質量，中等烘焙咖啡并不被quench。咖啡的水分活度范圍為0.18-0.30 aw。這個更高的水分活度來自于聚乙烯包裝袋包裝，然而更低的數值是由于用鋁箔包裝。初始的數據分析顯示高的水分活度（大于0.25 aw）是由于風味物質的顯著損失，以及在整個咖啡豆情況下兩個星期內的敗壞味道的發生。

    目前，明尼蘇達大學的Ted Labuza博士對這些現象進行定量研究，考慮了產品的初始條件以及保存條件。

    烘焙咖啡極易吸收水分，導致水分含量和水分活度的增加。這個會導致更快的腐爛敗壞以及貨架期變短。不合適的保存條件包括環境因素和包裝材料都是導致水分活度快速增加的因素。

生咖啡豆

     一直以來生咖啡豆的水分含量用來指示咖啡的質量、老化以及風味損失的趨勢。不好的味道，比如發酵和發霉都是由于微生物或者真菌活動造成的。這個在高水分活度會增加，比如發霉是0.7 aw，細菌是0.8 aw。

    生咖啡豆的品質下降是緩慢的過程，但是一年豆的風味，像文獻中描述的紙味、木頭味以及橡膠味等，部分是由于蔗糖水解成葡萄糖造成的。更高的水分活度有可能指示這個反應活動程度。

    當咖啡在烘焙過程中，咖啡豆表面的自由水（高水分活度）在熱量產生化學過程前就通過熱量蒸發掉，這個化學過程實際上就是烘焙的開始。這一階段被認為是烘焙的“干燥階段”對生咖啡豆進行水分活度測量能夠幫助預估實際烘焙前所需要的時間以及熱量。這對于在處理混合的過程中是特別重要的。單個的混合組分通常會有不同的干燥階段，這可以由測量水分活度來準確的得到，而不是通過測量水分含量。

      在收獲季節，一些地區會非常重視赭曲霉素的產生。在咖啡質量改進的許多模型和HACCP工具中都有提到這個指標：所有咖啡，從櫻桃咖啡到羊皮紙咖啡豆，在水分活度為0.80 aw和0.95 aw之間時，不能超過4天時間這個干燥指標，以防止污染的發生。這個已經被M. H. Tanawaki et al的實驗所確認，以及在同個學術會報告中有做匯報。

      總的來說，水分活度測量能夠在生咖啡、烘焙還是在包裝時都能提供有價值的信息。同時存在的挑戰是需要設立更明確的測量標準和參數。

      Aqualab是美國專業的水分活度解決方案，采用可溯源的鏡面冷凝露點方法，是美國USP和FDA推薦使用的方法，能夠在5分鐘內快速測量樣品的水分活度。目前大部分企業都在使用Aqualab水分活度儀。

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