你應該要知道的食事
同一款咖啡豆、同一位咖啡師沖煮，風味卻可能每天略有不同。過去咖啡產業多以總溶解固形物（TDS）判斷濃度與萃取程度，但仍難完整解釋風味差異。俄勒岡大學研究團隊發表於《Nature Communications》的研究，則嘗試利用循環伏安法分析咖啡中的電化學訊號，作為品質控制輔助工具。研究發現，除了濃度之外，烘焙程度與化學組成差異，也可能反映在電流變化中。
撰文＝編輯部
同一款咖啡豆、同一家咖啡店、同一位咖啡師，今天喝起來卻和昨天不太一樣，這種微妙落差並不只是心理作用。咖啡風味受到水溫、研磨粗細、粉水比例、萃取時間、咖啡豆來源與烘焙程度等因素影響，任何一個細節稍微偏移，都可能讓杯中的香氣、酸感、苦味與醇厚度悄悄變調。因此，對精品咖啡館與烘豆商而言，真正困難的並不只是做出一杯好咖啡，而是讓每一杯咖啡都能穩定接近理想風味。
濃度不等於風味 傳統測量仍有盲點
過去咖啡產業常以折射率測量總溶解固形物（total dissolved solids, TDS），藉此判斷咖啡濃度與萃取程度。這種方法可快速了解一杯咖啡「有多濃」，卻無法完整說明它「為什麼喝起來不同」。
研究指出，影響咖啡感官表現的兩個主要因素包括飲品濃度與烘焙豆色澤。然而，傳統折射率法主要反映溶液整體折射情形，難以辨識相同總溶解固形物下，因烘焙程度或化學組成不同所造成的風味差異。換句話說，兩杯咖啡看似濃度相同，喝起來卻可能呈現截然不同的風味表現。
在這樣的背景下，俄勒岡大學（University of Oregon）研究團隊於《Nature Communications》發表研究，提出利用循環伏安法（cyclic voltammetry, CV）分析黑咖啡中的化學訊號，作為品質控制輔助工具。
循環伏安法原理，是透過改變電壓並量測電流變化，觀察物質在電極表面的電化學反應。這項技術原本常用於電池、燃料電池與材料分析等領域，研究團隊則嘗試將其應用於咖啡品質分析。
研究團隊透過讓電流通過咖啡，分析飲品中的電化學反應，進一步判斷咖啡濃度與烘焙程度，有機會替咖啡建立可被讀取的「化學指紋」。
電化學也能分析咖啡 從感官經驗走向可量化訊號
研究發現，一般飲用濃度的濾泡咖啡本身具有足夠導電性，可直接進行電化學分析。在鉑電極上，咖啡會出現與質子反應相關的陰極訊號，且在特定測試條件下，訊號電流與咖啡濃度呈線性關係。
更重要的是，這些訊號會隨著循環掃描逐漸下降，原因是咖啡中的有機物質會吸附在電極表面，使可反應的電極位點減少。
研究團隊進一步利用高效液相層析質譜分析與模擬，推測電極表面的吸附現象可能與咖啡因及5-咖啡醯奎寧酸（5-CQA）等成分有關。
咖啡在烘焙過程中，會產生大量與酸度、苦味與香氣相關的化學變化，也可能改變分子與電極之間的反應行為。
這代表電化學測試並不是單純測量咖啡是否導電，而是透過咖啡分子與電極之間的互動，讀出與濃度、烘焙程度及化學組成相關的訊號。對咖啡品質控制而言，這提供了一種比單看濃度更細緻的判斷方式。
濃度相同不代表風味相同 烘焙深淺差異也會反映在電流訊號中
為了確認電化學訊號是否能反映烘焙差異，研究團隊以同一款哥倫比亞精品咖啡製備出由淺至深的不同烘焙程度樣品。
這些咖啡的烘焙色澤範圍從75.8 Agtron units（淺焙）到55.7 Agtron units（深焙）。Agtron units為咖啡產業常用的烘焙色澤分級數值，數字越高通常代表烘焙越淺。樣品並在烘焙後靜置7天，使二氧化碳釋放，再依精品咖啡協會（Specialty Coffee Association, SCA）杯測流程沖煮。
研究發現，在相同總溶解固形物濃度下，不同烘焙程度仍呈現不同電化學反應。其中，最淺焙咖啡在相同折射率推估濃度下，通過的電荷量約比深焙樣品高50％。
研究也發現，各烘焙程度咖啡的總溶解固形物濃度與電化學通過電荷量之間皆呈線性關係。不過，烘焙越深，電荷量增加的斜率越小，顯示深焙咖啡中的部分化合物可能更容易抑制電極反應。
對烘豆商而言，這代表未來或許能透過電化學訊號建立校正曲線，用來比較同一款咖啡在不同烘焙批次中的細微差異。
找出肉眼難辨的異常批次 電化學分析結果與杯測趨勢一致
這項技術的實用性，在真實烘豆品質控制測試中更加明顯。
研究團隊從英國Bath的精品烘豆商Colonna取得4批相同咖啡，這些咖啡原本都以相同整豆烘焙色澤為目標。然而，其中一批因烘焙色澤過淺、風味不佳，而未通過烘豆商的感官品質控制。
傳統色澤分析與折射率測量無法有效區分這些批次，但循環伏安法在測試中呈現出其中一批樣品與其他批次不同的電化學反應。後續比對後，該批次正是被烘豆商退回的樣品。
這也顯示，電化學分析結果與感官品評之間，可能具有一定程度的一致性。
不過，研究團隊也強調，這項方法目前仍屬研究階段，未來仍需更多樣本與不同咖啡條件驗證，才能進一步確認其在商業品質控制上的穩定性與適用性。
不是取代咖啡師 而是替品管增加一組可量化數據
這項方法的目的並不是讓儀器取代咖啡師的味覺，也不是定義哪一種咖啡「最好喝」。
咖啡偏好本來就具有高度個人差異，有人喜歡明亮酸感，有人偏好深焙厚實，也有人追求果香、堅果調或焦糖尾韻。電化學測試真正能提供的，是一種更客觀的品質控制輔助工具。
精品咖啡產業過去高度依賴感官杯測與經驗判斷，而電化學分析的價值，可能在於替這些主觀經驗增加一組可量化的輔助數據。
對咖啡館而言，這項技術未來可協助確認每日出杯品質是否穩定；對烘豆商而言，則可用於批次比較、異常篩選、烘焙曲線校正、季節性豆源差異分析，甚至協助調整拼配策略。
尤其在精品咖啡市場中，微小的烘焙變化就可能影響風味表現，若能透過快速的電化學測試進行輔助判斷，將有助於降低只依賴人為感官判斷的不確定性。
咖啡品質控制 可能開始多了一組「電流數據」
咖啡的迷人之處，仍然在於人類味覺能感受到的層次、記憶與偏好。但當部分風味差異開始能被轉換為可測量的電化學訊號，咖啡品質控制也不再只能依靠經驗與直覺。
在消費者愈來愈重視風味一致性、咖啡產業也持續追求精準化的趨勢下，循環伏安法或許不會改變人們喝咖啡的方式，卻可能替咖啡品質管理增加新的分析工具。
未來，一杯穩定好喝的咖啡，除了仰賴咖啡師經驗，也可能多了一組來自電化學分析的參考數據。
審稿編輯：林玉婷
參考資料
▶Nature Communications, Direct electrochemical appraisal of black coffee quality using cyclic voltammetry
▶Nature Communications, An electrifying test to find a good coffee
▶Food Manufacturing, Electrochemistry Captures Coffee’s Taste — Powering a More Consistent Cup
