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(jié)果。導(dǎo)致老化的過程是由于收到揮發(fā)性新鮮烘焙風(fēng)味的演化的結(jié)果，也是不同化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果導(dǎo)致的。這些過程的速率受熱動力學(xué)決定。作為在烘焙咖啡中一個可利用水的熱動力學(xué)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(guān)。甲硫醇的減少導(dǎo)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(xué)物質(zhì)增加是由于梅拉德反應(yīng)，這是一個非酶褐變過程。這個反應(yīng)已經(jīng)知道可以在高水分活度時候加速反應(yīng)。

     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(fā)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(yīng)是磷脂氧化。這些反應(yīng)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(xué)研究指出了這些參數(shù)的范圍，這些都是氧化、水蒸汽壓和溫度的作用導(dǎo)致的，這個范圍是0.33-0.67。

    為了得到更好的質(zhì)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(shù)值是由于用鋁箔包裝。初始的數(shù)據(jù)分析顯示高的水分活度（大于0.25 aw）是由于風(fēng)味物質(zhì)的顯著損失，以及在整個咖啡豆情況下兩個星期內(nèi)的敗壞味道的發(fā)生。

    目前，明尼蘇達大學(xué)的Ted Labuza博士對這些現(xiàn)象進行定量研究，考慮了產(chǎn)品的初始條件以及保存條件。

    烘焙咖啡極易吸收水分，導(dǎo)致水分含量和水分活度的增加。這個會導(dǎo)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(huán)境因素和包裝材料都是導(dǎo)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(zhì)量、老化以及風(fēng)味損失的趨勢。不好的味道，比如發(fā)酵和發(fā)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(fā)霉是0.7 aw，細菌是0.8 aw。

    生咖啡豆的品質(zhì)下降是緩慢的過程，但是一年豆的風(fēng)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(yīng)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(chǎn)生化學(xué)過程前就通過熱量蒸發(fā)掉，這個化學(xué)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(yù)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(jié)，一些地區(qū)會非常重視赭曲霉素的產(chǎn)生。在咖啡質(zhì)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(fā)生。這個已經(jīng)被M. H. Tanawaki et al的實驗所確認，以及在同個學(xué)術(shù)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(zhàn)是需要設(shè)立更明確的測量標準和參數(shù)。

      Aqualab是美國專業(yè)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(nèi)快速測量樣品的水分活度。目前大部分企業(yè)都在使用Aqualab水分活度儀。

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