冲泡咖啡中咖啡因的浓度因其潜在的健康影响而受到公众和蔼。之前的盘问依然拜谒了咖啡/咖啡因摄入与几种健康益处之间的可能经营呦剐蹭哦，包括裁减患肝病、腹黑病、帕金森病、阿尔茨海默病、2型糖尿病、抑郁症和一些形式癌症的风险。在当年几十年进行的20多项盘问中，依然无边盘问了烘焙进度对杯中咖啡因含量的影响。在这些盘问中，已发表的收尾相似不合很大。尽管文件中最常见的收尾是咖啡因含量不受烘焙进度影响，但也有多项盘问标明咖啡因含量依赖于烘焙进度，即浅烘焙、中烘焙和深烘焙的咖啡因浓度更高。形成这些相互挫折收尾的一个可能原因是，在最小化其他实验参数影响的同期，很难寂寞孤身一人烘焙进度的影响。现时还莫得一个多数罗致的圭臬形式来精准量化烘焙进度。实践上，有好多物理量不错部分描述烘焙进度，包括（但不限于）神色、密度、分量/质料赔本、总烘焙时分、第一次开裂后的烘焙时分以及烘焙批次的运转和终段烘焙温度。先前盘问中对烘焙进度的笃定各别是导致收尾之间宽广各别的另一个要素。

近期，罗马贝里学院Zachary R. Lindsey团队盘问了30种私有的绿咖啡品种、烘焙进度和冲泡时分的组合，关于索求率和咖啡因含量的影响。作家分袂使用折射率和高效液相色谱法（HPLC）测量冲泡样本的索求率和咖啡因含量。作家通过扫描电子显微镜测量烘焙的孔隙度，盘问收尾自满跟着烘焙进度的加多孔隙度也在加多。作家盘问了跟着烘焙进度的变化孔隙度的演变，并将孔隙度数据与咖啡因浓度和索求率测量进行了比拟。盘问发现，在疏浚的冲泡条目下，深烘焙的冲泡样本中的咖啡因浓度相似低于浅烘焙和中烘焙。关联词，在疏浚的索求率下，深烘焙相似比浅烘焙咖啡具有更高的咖啡因浓度。这可能是由于烘焙经过中可溶性化合物的蒸发或剖析以及孔隙度的加多，这些动作竞争机制决定了最终冲泡中化合物的浓度。这项盘问初次对咖啡因含量、索求率和孔隙度动作烘焙进度的函数进行了定量比拟的盘问。该使命以题为“Caffeine content in filter coffee brews as a function of degree of roast and extraction yield”的论文发表在最新一期《Scientific Reports》上。

咖啡、烘焙和冲泡形式的遴选

作家遴选了埃塞俄比亚咖啡进行盘问。埃塞俄比亚有着几个世纪坐褥咖啡的悠久传统，因为咖啡阿拉比卡（即咖啡植物）就发祥于这个国度。作家盘问了当然惩处和洗涤惩处的咖啡。在当然形式中，咖啡豆被晒干时保留了种子。晒干后分离种子，这使得咖啡豆具有果味和复杂的口感。另一方面，在洗涤形式中，种子从咖啡豆等分离出来后再进行干燥，这使得咖啡具有更干净、更亮堂的口感。不同惩处形式取得的咖啡的烘焙弧线如图1所示。当然和洗涤形式惩处的咖啡的所有烘焙批次都是在各自的装料温度下动手的，分袂为330℃和340℃。初次爆裂（first crack，FC）事件是通过记载在3秒内不雅察到3个或更多可听到的翻脸杂音的时分来笃定的。

由于与烘焙进度关系的咖啡因浓度变化相对较小，因此对所有其他实验阶段的严格放弃关于幸免贬抑变量的影响至关热切。在本盘问中，实验经过的每一步都被精良地记载和量化，包括绿咖啡采购、烘焙、排气、研磨、筛分、冲泡和特色描述。

作家对绿咖啡豆使用了五种不同的烘焙进度，并遴选了1分钟、2分钟和10分钟的冲泡时分。作家遴选了AeroPress冲泡形式，水与咖啡的比例为15:1。AeroPress是一种基于压力的冲泡形式，肖似于浓缩咖啡机，但边界较小。AeroPress浸泡咖啡并使用压力通过纸滤器索求咖啡。AeroPress在所有烘焙批次中的变化最小，是杀青理思收尾的最好姿首。图2为AeroPress冲泡形式中所使用的压缩安装。

图1. 当然（a，b）和洗涤（c，d）惩处的咖啡烘焙批次的咖啡豆探针温度与烘焙时分和飞腾率与烘烤时分的关系图。

图2. AeroPress冲泡形式中所使用的压缩安装呦剐蹭哦

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咖啡因含量和索求率的分析

索求率是掂量咖啡粉中可溶性物资在冲泡咖啡中溶化的量的筹画。它本色上反应了冲泡经过从咖啡粉中索求化合物的成果。作家使用了三种分析手艺来分析咖啡因含量和索求率。为了测量咖啡中咖啡因、绿原酸和其他可溶性化合物的含量，使用了高效液相色谱法（HPLC）。这种形式把柄咖啡中不同化合物与圭臬材料的相互作用来分离它们，量化单个浓度。接下来，作家使用了折射率测量法。这种形式测量色泽通过冲泡咖啡时的迂回进度来表征索求率，即从咖啡粉中溶化的可溶性物资的量。终末，作家使用扫描电子显微镜（SEM）不雅察咖啡豆和咖啡粉的名义，查抄了粒度和孔隙度。关于每张SEM图像，通过将长轴和短轴长度分派给孔尺寸，将椭圆映射到每个单独的孔上，如图3所示。

图3. 烘焙咖啡豆的SEM图像（左）和映射到孔隙的重复椭圆（右），用于笃定孔隙率分数。

孔隙度、咖啡因和索求率

盘问发现，冲泡咖啡中的咖啡因含量取决于烘焙经过和索求率。在烘焙经过中，跟着烘焙的进行，咖啡豆的体积和孔隙度加多，这使得化合物更容易相差系统。更大的孔隙度意味着咖啡粉的里面名义积更多地暴泄漏来，这使得水更容易浸透并溶化咖啡因和风范物资。这对冲泡经过中发生的所有这个词索求经过都有影响。尽管不同的研磨尺寸踱步通过改换粒子名义积与体积比和扩散旅途长度来影响索求率和索求量，但烘焙咖啡豆的微结构在索求能源学中也起着热切作用。在烘焙经过中，咖啡豆里面的压强增大，其体积和孔隙度加多。当里面压强达到临界点时，咖啡豆基质的结构崩溃，主如果开释被困的水蒸气和二氧化碳。如图4所示，烘焙进度显耀影响了冲泡咖啡样品中的CGA（绿原酸）浓度，而对咖啡因含量的影响不大。这讲解烘焙进度对咖啡因含量存在一定影响，然则影响并不大。

关于咖啡因含量，在使用疏浚的冲泡树马上，浅烘焙和中烘焙的咖啡因含量高于深烘焙。这是因为在烘焙经过中咖啡因的赔本，导致深烘焙的索求率相似较低。相悖，作家发当今保捏所有烘焙进度索求率一致的情况下，深烘焙的咖啡因含量更高。

图4. HPLC收尾标明，咖啡烘焙10分钟后，CGA和咖啡因含量发生了变化。。

小结

该使命发现咖啡中咖啡因和其他化合物的索求进度主如果两种竞争机制的函数：(1) 通过烘焙杀青的孔隙度，加多了索求成果；(2) 由于烘焙经过导致的化合物蒸发和/或剖析。这项使命揭示了索求率、孔隙度、咖啡因含量与烘焙进度之间的明确关系。

著作都集:https://www.nature.com/articles/s41598-024-80385-3

开端：高分子科学前沿

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