咖啡烘焙中的史崔克降解

任何对烘焙咖啡或烘焙面包有专业兴趣的人都听说过美拉德反应。但称为史崔克降解的相关反应鲜为人知，它在咖啡烘焙中起着至关重要的作用。在这篇文章中，我们将深入探讨这种被低估的反应，所以一定要准备好你的实验服和护目镜。

上一期，我们写了一篇介绍美拉德反应及其在烘焙中的作用（译138 | 咖啡烘培中的美拉德反应是什么？它为什么重要？）。这是一个与“S”的反应，因为它们是由糖（Sugar）和蛋白质一起加热产生的，复杂化学反应网络。美拉德反应对许多不同食物和饮料的美味香气和颜色有很大贡献，这些食物和饮料在烹饪或变干时会“变褐色”。史崔克降解（Strecker degradation ）通常被认为是美拉德反应的一个子集，但特别是对于咖啡，它起着非常特殊和重要的作用。它有助于新鲜咖啡产生大部分特征的香气，并产生几乎所有困在咖啡豆中的二氧化碳。这意味着史崔克降解是造成二爆的主要原因——我们强烈建议你不要烘到二爆。最有趣的是，改变咖啡的烘焙方式、冲泡方式和储存方式会影响咖啡中史崔克化合物的含量。

史崔克降解化学

史崔克降解最早由德国化学家 Adolph Strecker 于 1862 年发现。该反应将氨基酸（蛋白质的组成部分）转化为称为醛的挥发性芳香化合物。醛类通常具有独特的气味，其中大部分即使在非常低的浓度下也能被感知，使它们成为新鲜咖啡复杂香气的重要组成部分。

史崔克降解是一个两步反应：氨基酸在氧化剂的帮助下被氧化，然后生成的分子分解成醛，在此过程中放出氨和二氧化碳。

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史崔克降解：氨基酸在氧化剂分子的帮助下转化为醛。氨基酸具有的任何侧链 (R) 都将形成醛基。

氧化剂通常是二羰基化合物——一种分子，其中两个氧原子通过双键连接到相邻的碳原子。美拉德反应是这种分子的有力来源，这就是为什么史崔克降解与美拉德反应密切相关的原因。

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二羰基分子有两个相邻的羰基。羰基（以红色圈出）由通过双键连接到碳链的氧组成。

由此产生的醛可以继续形成许多其他化合物，包括类黑素和咖啡中一些最重要的香气化合物。

史崔克醛闻起来像什么？

醛通常具有高度芳香性，因其花香或果香而广泛用于香水或调味品中。醛可以涵盖所有咖啡香气——从花香、青草香和果香到坚果香、麦芽香、烘焙香和泥土香。史崔克降解中形成的醛是新鲜咖啡香气的重要组成部分，可用作咖啡新鲜度的指标。

在咖啡中发现的史崔克醛的例子包括苯乙醛，它具有花香或蜂蜜般的香气，以及甲基丁醛，它通常被认为是麦芽味或巧克力味。它们通常具有较低的味觉阈值——这意味着你只需要少量的醛就能闻到它们——这使它们成为咖啡香气的重要组成部分。

史崔克降解在美拉德反应中也起着至关重要的作用，它为各种关键的咖啡香气创造了前提，包括吡嗪，它赋予新鲜烘焙的咖啡许多特有的泥土、坚果和烘焙香气。由于它参与了许多重要香气化合物的形成，因此史崔克降解有助于“引导”美拉德反应，以产生能够为咖啡带来香气而不仅仅是颜色的化合物。这就是为什么它对烘焙咖啡的风味如此重要。

史崔克降解导致二次爆裂

每个被史崔克降解分解的氨基酸也会释放一个二氧化碳分子。令人惊讶的是，这足以解释烘焙过程中咖啡豆内部形成的二氧化碳的绝大部分（80% 或更多）来源。在烘焙过程中形成的一些二氧化碳被困在咖啡细胞中，逐渐增加内部压力。

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一爆和二爆对咖啡豆结构的影响。

这些用电子显微镜拍摄的照片显示了细胞在二爆过程中是如何膨胀和破裂的。

一爆是由水蒸汽引起的，蒸汽在豆内建立压力，直到它破坏豆的结构。二爆是一个类似的过程，当咖啡单个细胞内的二氧化碳压力变得足够高以将它们炸开时就会发生。由于史崔克降解产生了烘焙咖啡中的大部分二氧化碳，因此它也是二爆发生的主要驱动因素。

烘焙如何影响史崔克降解？

由于史崔克降解依赖于作为氧化剂的美拉德化合物，因此通常认为它主要发生在烘焙后期，即咖啡豆温度达到 160 °C 之后。然而，史崔克醛也倾向于在高温下分解或蒸发——所以虽然它们在高温下可能以更快的速度形成，但它们从豆子中流失的速度也一样快。

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在烘烤过程中形成史崔克醛

化合物的浓度在烘烤 100 秒时达到峰值，然后达到稳定水平。

REF 是参考咖啡，而 RB 是模型烘焙系统。

实时跟踪烘焙过程中形成的化学物质的实验大多发现，史崔克醛的浓度迅速增加，并在烘焙过程中较早达到峰值——通常是在前两分钟内的某个地方。在此之后，随着损失速度赶上形成速度，史崔克醛的量趋于稳定或开始减少。因为它们在较高的温度下分解，所以咖啡中的史崔克醛含量在轻度或中度烘焙中最高。

在较高温度下烘焙会增加烘烤开始时史崔克醛的形成。对于给定的烘焙深度，烘焙速度越快，温度越高，烘焙咖啡中的史崔克醛浓度越高。

另一项过快烘焙的实验发现，在标准烘焙中没有发现快速烘焙咖啡中存在的一些烘焙化合物，包括醛。作者推测，这些化合物可能是产生咖啡的辛辣青草香气的原因。这可能意味着未成熟咖啡的一些“绿色”和青草香气是在烘焙过程中形成的，而不是绿豆香气的残留物。

除了烘焙，对生豆的选择，甚至使用的冲泡方法都会影响最终冲煮咖啡中史崔克化合物的含量。史崔克醛和吡嗪类化合物在由罗布斯塔咖啡制成的咖啡中浓度更高，并且这些化合物在浓缩咖啡中的相对比例高于手冲咖啡。

史崔克降解和抗氧化剂

虽然美拉德反应和史崔克降解被认为是在高温下发生的，但这两种反应也在室温下发生——只是非常缓慢。史崔克降解发生在储存过程中的生豆中，并且随着时间的推移，罐装即饮咖啡的风味也会下降。

由于史崔克降解依赖于氧化剂来触发反应的第一步，咖啡中的抗氧化剂，如绿原酸，可以降低史崔克降解的速度，有助于保持罐装咖啡的风味。

绿原酸和其他抗氧化剂也可以在烘烤过程中抑制史崔克降解。在一项旨在模拟烘焙条件下特定反应的实验中，研究人员将一种纯化的氨基酸与葡萄糖一起烘焙。他们发现添加抗氧化剂可以大大降低史崔克的降解量。这是否对真正咖啡的烘焙有任何影响还有待观察。

烘焙的化学反应极其复杂，烘焙界还没有很好地掌握如何控制烘焙过程中发生的特定化学反应。然而，史崔克降解有一些我们可以拉动的有趣杠杆——特别是通过调整温度和烘烤时间。史崔克降解通常与美拉德反应混为一谈，但最近的研究表明，烘焙开始时发生的反应会影响史崔克化合物的发展，进而影响烘焙时美拉德阶段产生的风味化合物。事实证明，这种鲜为人知的反应有可能在引导美拉德反应，而不是简单地跟随它。