咖啡中的化学

咖啡中的化学小组成员：许涵英，许佳森，孙泽鑫，翁子腾，杨时骅，张艺涵，郑思思，郑以豪冲调好一杯咖啡，香气从杯中升腾而上，绕上鼻尖，直沁入心中。香气四溢的咖啡中，含有多少种化学物质，又会发生多少化学反应呢？咖啡的历史咖啡树原产于非洲埃塞俄比亚西南部的高原地区。据说一千多年以前一位牧羊人发现羊吃了一种植物后，变得非常兴奋活泼，进而发现了咖啡。还有说法称是因野火偶然烧毁了一片咖啡林，烧烤咖啡的香味引起周围居民注意。当地土著人经常把咖啡树的果实磨碎，再把它与动物脂肪掺在一起揉捏，做成许多球状的丸子。这些土著部落的人将这些咖啡丸子当成珍贵的食物，专供那些即将出征的战士享用。直到11世纪左右，人们才开始用水煮咖啡做为饮料。13世纪时，埃塞俄比亚军队入侵也门，将咖啡带到了阿拉伯世界。因为伊斯兰教义禁止教徒饮酒，有的宗教界人士认为这种饮料刺激神经，违反教义，曾一度禁止并关闭咖啡店，但埃及苏丹认为咖啡不违反教义，因而解禁，咖啡饮料迅速在阿拉伯地区流行开来。咖啡Coffee这个词，就是来源于阿拉伯语Qahwa，意思是“植物饮料”，后来传到土耳其，成为欧洲语言中这个词的来源。咖啡种植，制作的方法也被阿拉伯人不断地改进而逐渐完善。17世纪咖啡的种植和生产一直为阿拉伯人所垄断。当时主要被使用在医学和宗教上，医生和僧侣们承认咖啡具有提神、醒脑、健胃、强身、止血等功效；15世纪初开始有文献记载咖啡的使用方式，并且在此时期融入宗教仪式中，同时也出现在民间做为日常饮品。因伊斯兰教严禁饮酒，因此咖啡成为当时很重要的社交饮品。1570年，土耳其军队围攻维也纳，失败撤退时，有人在土耳其军队的营房中发现一口袋黑色的种子，谁也不知道是什么东西。一个曾在土耳其生活过的波兰人，拿走了这袋咖啡，在维也纳开了第一家咖啡店。16世纪末，咖啡以“伊斯兰酒”的名义通过意大利开始大规模传入欧洲。相传当时一些天主教人士认为咖啡是“魔鬼饮料”，怂恿当时的教皇克莱门八世禁止这种饮料，但教皇品尝后认为可以饮用，并于祝福了咖啡，因此咖啡在欧洲逐步普及。起初咖啡在欧洲价格不菲，只有贵族才能饮用咖啡，咖啡甚至被称为“黑色金子”。直到1690年，一位荷兰船长航行到也门，得到几棵咖啡苗，在印度尼西亚种植成功。1727年荷属圭亚那的一位外交官的妻子，将几粒咖啡种子送给一位在巴西的西班牙人，他在巴西试种取得很好的效果。巴西的气候非常适宜咖啡生长，从此咖啡在南美洲迅速蔓延。因大量生产而价格下降的咖啡开始成为欧洲人的重要饮料。咖啡的主要成分咖啡是用经过烘焙的咖啡豆制作出来的饮料，与可可、茶同为流行于世界的主要饮品。咖啡树是属茜草科常绿小乔木，日常饮用的咖啡是用咖啡豆配合各种不同的烹煮器具制作出来的，而咖啡豆就是指咖啡树果实里面的果仁，再用适当的方法烘焙而成，一杯标准的咖啡品尝起来的味道不应该是苦涩的，一名合格的咖啡师在制作咖啡时会严谨的进行每一步操作，最后为客人呈上的咖啡在味觉上会呈现出不同程度的甜度、酸度、醇厚度或是干净度。对于咖啡树的分类也有以下两种：阿拉比卡种和罗布斯塔种。在高海拔地区，阿拉比卡种咖啡生长得最好，这种咖啡的风味比其它咖啡要精致得多，这种咖啡中咖啡因的含量只占咖啡全部重量的1%。罗布斯塔种咖啡滋味醇厚，抵抗病虫害的能力强，单株产量也很高。该种咖啡生长在低海拔地区，因其能够萃取出丰富且稳定的cream，所以多半被用在意式拼配豆中，用以制作Espresso。关于咖啡的具体成分详见下表。名称作用咖啡因有特别强烈的苦味，刺激中枢神经系统、心脏和呼吸系统。适量的咖啡因亦可减轻肌肉疲劳，促进消化液分泌。由于它会促进肾脏机能，有利尿作用，帮助体内将多余的钠离子排出体外。但摄取过多会导致咖啡因中毒。丹宁酸煮沸后的丹宁酸会分解成焦梧酸，所以冲泡过久冷却后的咖啡味道会变差。脂肪其中最主要的是酸性脂肪及挥发性脂肪。酸性脂肪即脂肪中含有酸，其强弱会因咖啡种类不同而异。挥发性脂肪是咖啡香气主要来源，它是一种会散发出约四十种芳香的物质。蛋白质卡路里的主要来源，所占比例并不高。咖啡末的蛋白质在煮咖啡时，多半不会溶出来，所以摄取到的有限。糖咖啡生豆所含的糖分约8%，经过烘焙后大部分糖分会转化成焦糖，使咖啡形成褐色，并与丹宁酸互相结合产生甜味。纤维生豆的纤维烘焙后会炭化，与焦糖互相结合便形成咖啡的色调。矿物质含有少量石灰、铁质、磷、碳酸钠等。咖啡为何提神咖啡因是咖啡中最引人注目的一种成分，它是一种生物碱，最早是在1821年从咖啡中分离出来。其实，这种物质并非咖啡独有，在咖啡，茶，巧克力，软饮料，可乐和泡沫饮料中，我们都能发现它的踪迹。平均而言，两杯茶所含的咖啡因相当于一杯咖啡所含的量。咖啡因会影响人体脑部，心脏，血管，胃肠，肌肉及肾脏等器官的功能。适量的咖啡因会刺激大脑皮层，促进感觉判断、记忆、感情活动，让心肌机能变得较活泼，血管扩张，血液循环增强，并提高新陈代谢机能。咖啡因也可以减轻肌肉疲劳，促进消化液分泌。这就是为什么喝咖啡有提神作用的原因了。但是，如果咖啡喝得太多，有时可能会出现咖啡碱中毒，会使人感觉疲倦、焦虑和神经过敏，甚至伴随心悸和失眠等症状出现。同时，咖啡因对于骨质疏松症或髋关节骨折的发生，是有一些负面的促进影响，尤其是对钙摄取量偏低，且咖啡摄取量又偏高的人。咖啡的饮用指南及不适应人群医生提醒，切忌在空腹时喝咖啡，因为咖啡会刺激胃酸分泌，尤其是有胃溃疡的人更应谨慎。咖啡作为一种饮品，饮用时，要根据个体情况适可而止，总的来说在营养学中还是强调均衡饮食而少用辛辣刺激食物。此外，值得注意的是，高血压患者应避免在工作压力大的时候喝含咖啡因的饮料。因为咖啡中的咖啡因可能导致血压上升，若再加上情绪紧张，就会产生危险的相乘效果。不适宜人群有以下几种：患高血压、冠心病、动脉硬化等疾病——长期或大量饮用咖啡，可引起心血管疾病。老年妇女——咖啡会减少钙质、引起骨质疏松。妇女绝经后，每天需要加十倍的钙量。胃病患者——喝咖啡过量可引起胃病恶化。孕妇——饮过量咖啡，可导致胎儿畸形或流产。维生素B1缺乏者——维生素B1可保持神经系统的平衡和稳定，而咖啡对其有破坏作用。癌症患者——摄取过量的咖啡因对正常人有致癌的危险。总而言之，任何物质都有其两面性。你不能说它全是好的，也不能说它全是不好的，饮用咖啡关键还是取决于量。