淺談梅納反應
撰文、圖片提供／ Kevin Shao
咖啡烘焙中分子重組發生的時機
若是我們把場景拉到烘豆過程，屬於咖啡梅納反應的分子重組的這個階段大約落在入豆後到顏色變黃之前。由於此時期咖啡開始受熱，水分開始蒸散，俗稱脫水期(Drying phase)，但因考量烘焙過程中咖啡的脫水是持續的，為避免造成誤解，因此我將其稱之為蒸發期。在這時期由於重組反應的分子都會脫水（例如從葡萄糖反應成席夫鹼），因此從化學反應的角度來看，若是要讓咖啡豆理的梅納反應充分的進行，以我的認知，這階段烘焙的手法應該充分的供應讓咖啡豆能內外均勻受熱所需的熱動能，並創造出可以讓水分蒸發離開豆體的環境，並給予適當的時間產生足夠的重組物質（阿瑪多理或是海因斯結構）以利後續反應的進行。
咖啡烘焙中的轉黃期
豆子經過蒸發期的加熱膨脹、變白，之後便開始轉黃。豆色轉黃後，豆表的顏色會隨著烘焙的進展持續地加深，且會有香氣產生（以烤土司、爆米花香氣為主），這表示此時豆子的內部正在開始進行梅納反應的中期階段，也就是重組分子以及胺基酸的降解。在傳統上，此時期就是咖啡烘焙過程中的梅納反應期。這階段由於重組分子和胺基酸的降解，因此會有香氣以及淡黃色的物質產生。目前已知咖啡經由梅納反應會產生六百種以上的揮發性香氣物質。
咖啡烘焙何時產生類黑素從梅納反應的最後階段產生類黑素， 我們回顧在咖啡烘焙過程中，顏色從綠色開始轉黃後，其顏色便開始加深，隨著溫度的升高，開始有巧克力色澤的出現，主要是因為一些具有淡黃色澤的前驅分子開始進行最後階段的聚合反應，因此顏色由黃轉深褐。對應到烘焙的階段則是約在一爆開始之前，持續至下豆或是反應結束。然而這個階段亦會伴隨焦糖化反應的產生，因此部分的色澤也會由焦糖化反應產生。
科學家們目前對類黑素的結構進行分析，其作法是將沖煮的咖啡進行透析分析，發現類黑素為分子量約10 仟道爾頓(10 KDa) 的高分子量物質(High Molecular Weight Material, HMWM)， 其構造中發現具有半乳甘露聚醣以及阿拉伯半乳聚醣、綠原酸、以及蛋白質等成分於其中。
影響咖啡梅納反應的要素
以化學反應的角度來說，影響梅納反應的因素可以從反應物以及反應條件這兩方面來看，在反應物方面是醣類和胺基酸，而這兩者在生豆中的含量則是受到了種植與後製處理的條件有關。而在反應條件這方面，適當的溫度（火力），時間以及含水量則會影響到梅納反應的完整性，以下分項討論。
一、還原醣：
所謂的還原醣指的是具有醛基或是酮機的醣類（或統稱羰基），如果醣、葡萄糖等單醣、以及具有這些官能基的的雙、寡或是多醣類（目前在咖啡主要以半乳甘露聚醣以及阿拉伯半乳聚醣為主），因為梅納反應的重點之一就是羰基與胺基反應，因此相當重要，不過這部份多屬於生豆種植以及後製端的處理，一般消費者無法掌握。此外，要注意的是，蔗糖因為是葡萄糖半縮醛和果糖的半縮酮反應結合而成的雙醣，兩個羰基都作用掉了，因此屬於非還原醣，不會參與梅納反應。
二、胺基酸與胜肽或蛋白質：
它提供梅納反應的另一個主角就是胺基(-NH2)，也是梅納反應含氮產物的來源，在史崔克降解中也會產生醛類（多半帶有花、果香氣）的物質，最終的產物就是會產類黑素，此類物質有香氣且帶深褐色含氮量氮約3 － 4％。而咖啡本身種植的條件、後製手法與保存的狀況都會影響到胺基酸的含量。
三、溫度：
梅納反應並沒有特定的反應溫度，即便是在室溫也可以反應。舉例來說，陳年曼特寧的生豆是深棕色的，基本上會有這樣的結果除了是酵素性褐變反應外，另一原因便是長時間緩慢的梅納反應造成。如果各位有聞過，其生豆味道與陳年普洱有幾分類似。許多研究顯示梅納反應最適當的溫度約在攝氏148~165℃，此階段正進行重組分子與胺基酸的降解，因此伴隨著有黃色及香氣的產生。在此溫度區間作時間上的控制是常見的手法，搭配的工具是火力的調整，建議此階段的以每分鐘溫升(℃ /min) 為單位，加以測試找出自己喜愛的口感。同時在此階段，生豆的含水率也下降至符合加速梅納反應的要件（有減少水分、增加溫度以及增加pH 值等外在因子），太高或太低的含水率都會影響梅納反應的進行，這則有賴於適當的風火配置，也是烘焙的學問所在。
四、時間：
以化學反應的角度來看，在合適的梅納反應溫度範圍內，給予適當的時間將會增加反應的完整性。這和傑夫·波特所著《廚藝好好玩》中提到的烹飪方程式：烹飪 = 溫度 X 時間有著相同的概念。然而在咖啡烘焙中，梅納反應完整性的高低不是唯一標準，應該以特色來看待，由於烘焙過程給予的火力和完成烘焙的時間基本上是成反比，因此在一定的烘焙度的前提下，不同的時間與火力的配比下就會有著不同的結果，這也就造成了烘焙（內外）色差值的產生。而合適的溫度指的是：烘焙時至少要有可以提供反應所需的最低火力門檻，否則將會無法啟動反應而導致豆子無法烘透，而使得品飲時帶有的草腥味及澀感（時間不足也會）。我的建議在找尋烘焙適當的火力時，以仍每分鐘溫升(℃ /min) 當作指標，比較容易做後續的調整。
五、水活性：
簡單的說法就是食物的含水量，其定義是在密閉空間中，食物裡面含有的水分因蒸散作用產生蒸氣壓，這個數值拿去和同環境中水所產生的蒸汽壓相比，其比值稱之為水活性，符號是aw，數值以數字表示，最高值是1（也是水的aw=1）。梅納反應最合適的相對濕度約在70%，差不多是水活性為0.7，咖啡裡的水含量會直接影響梅納反應的進行，因為過多的水會稀釋反應物，過少的水則會使反應物流動性受到局限而使得效率降低，因此梅納反應需要在適當的水分環境下，才能發揮在最大的效率。每種食物在烹調中達到褐變反應最大值其所需的水活性不盡相同，一般認為，約略在0.5 － 0.7 之間。在烘豆的過程，前期因含水量過高、溫度不足，反應較慢，但是溫度一直爬生豆子慢慢脫水後便進入了梅納反應的甜蜜點，不過伴隨著持續的升溫脫水，也代表著越不利梅納反應進行。因此似乎召告著這階段的結束，下一階段焦糖化反應的開始。此外，生豆的處理法以及生豆的結構也會導致含水量（或水活性）的不同而間接地影響梅納反應。一般而言，日曬豆或是結構較為鬆軟的生豆因含水量相對較少或是水分容易溢散，而在烘焙時常有不易著色（在烘焙的梅納反應期的色澤較水洗豆或是硬豆來得淺）的經驗，如此就會有較低的反應完整性。
梅納反應與咖啡風味的關聯性咖啡透過梅納反應產生許多雜環類揮發性物質，它們的香氣在沖煮以及品飲的過程中，透過鼻前以及鼻後嗅覺的刺激，其神經傳導會經過大腦的情緒以及記憶的部位，引發聯想進而影響味覺(taste) 的感受，造就了咖啡的風味(flavor) 表現。此外，梅納反應的最終產物類黑素更是重要的指標物質，它不但也參與風味的結合，再加上分子量相對較大， 於萃取咖啡時其極性官能基與水分子很容易產生吸引力會讓水的流動性趨緩，造成咖啡的黏稠度(viscosity)，以及厚重的口感(mouth-feel)，因此影響品飲咖啡時的質地(texture) 以及醇厚度(body) 的感受， 此外， 類黑素與水的作用也會間接地影響萃取咖啡時的速率。
《Modulating The Flavor Profile of Coffee》一書的作者Rob Hoos 在其著作中指出， 梅納反應持續的時間會與咖啡的醇厚度成正比，而隨著梅納反應時間的增加，其入口的醇實度（或黏稠度）的演變將會由楓糖漿、蜂蜜、最後到糖蜜(molasses)。而縮短梅納反應的時間，其醇厚度就會相對減弱，咖啡的乾淨度(clarity) 也就會提升。至於風味方面，我個人的經驗也是隨著梅納反應的持續，其風味上依序會有茶感、香草、蜂蜜花香、奶油、香辛料、焦糖的變化度。
調整梅納反應與咖啡風味的想法
每種咖啡都有組成成分上的差異，而這些差異也透過梅納反應的表現，藉以加深它們的風味特色。烘焙師可以藉由調整烘焙中的風、火甚至鍋爐轉速的配置來影響梅納的反應的強、弱或是時間的長、短。然而並非只是一味的把梅納反應做到強、長的咖啡才是好咖啡。反而是身為一個烘焙師在面對一隻豆子時，應該要了解它的特色，腦中也要構想該如何呈現最合適的風味與口感？嘗試想像一下，如果手中有一隻肯亞咖啡，是以偏向茶感的方式呈現還是以偏向漿果調性來呈現比較恰當？這支咖啡是要強調它在的厚實度上還是乾淨度上的表現呢？因此，烘焙師要有自己的想法，搭配這些知識，才能創造出屬於自己特色的咖啡。
目前有關梅納反應的研究多是以簡易的系統來進行，（例如用最簡單的葡萄糖和特定的胺基酸做反應），藉由這樣的系統來得到許多關鍵性的反應，使我們比較容易切入到最核心的步驟，以及做出最直接的判斷和預測──但是如果我們使用真實的食物來研究梅納反應上就會造成許多的問題。也許以簡單系統得到的結論來預測真實世界的反應，可能會遇到矛盾或是不確定性，這也就是目前梅納反應之於咖啡烘焙很複雜而無法透徹的原因，雖然目前仍處在瞎子摸象的階段，但我相信只要朝這方向持續邁進，相信終有一日將會越來越明朗。（梅納反應系列於本期連載終了）
