水質對於咖啡萃取的影響

市面上越來越多人關注到水質對咖啡萃取的影響，SCAA和SCAE在合併前有各自的水質標準(圖一、圖二)，包括氣味、顏色、氯含量、TDS總固形物、總硬度、總鹼度、pH值和Na的含量。

(圖1)  (圖2)

今天我們專注說明硬度和鹼度對於咖啡萃取的影響

• 硬度的影響：硬度由Ca和Mg離子所貢獻，硬度過高在反覆加熱過程中會產生水垢，但適量的硬度是可以幫助咖啡萃取的。
• 鹼度的影響：鹼度代表緩衝酸的能力，鹼度過低無法緩衝咖啡中的有機酸，可能會造成尖酸感，而鹼度過高會導致沒有酸感且苦味明顯。
• 一般市面上多使用滴定變色試劑(水族館有販售)，粗略判定水質的硬度和鹼度。
• 硬度和鹼度落在正確範圍的水質，才能正確的萃取咖啡。

以往餐飲業者多使用Na或H離子交換樹脂搭配RO水混合，以達到調整硬度和鹼度的目的，維修成本便宜也可使用食鹽還原樹脂；但目前咖啡界掀起了鎂離子添加的旋風，業者根據公開科學文獻，說明Mg比Ca和Na離子更能幫助咖啡萃取，風味有更好的表現。

先說明文獻是如何做出判斷的，首先作者分析Mg、Ca、Na離子對於咖啡指標成分的結合力，成分包括(1)乳酸 (2)蘋果酸 (3)檸檬酸 (4)奎寧酸 (5)綠原酸 (6)咖啡因 (7)丁香油酚，檸檬酸和蘋果酸代表高質量的酸，而奎寧酸、綠原酸和咖啡因偏向苦澀味，丁香油酚代表香料味。

 (圖3 咖啡中指標成分)

萃取率&結合力

而【結合力分析】則使用【結合距離】和【結合能量】兩個指標，結合力越強代表萃取率越高；邏輯是結合距離短、結合能量高，代表結合力越強。

從圖四我們可以發現，Mg離子相較於其他離子，對於關鍵成分的結合距離都較短；圖五顯示Mg離子對於關鍵成分的結合能量都較高，這代表一件事，Mg離子相較於Ca和Na離子，對關鍵成分萃取率是較高的。

水質實驗

COFFEELAND極品莊園咖啡座落在嘉義大林，公司就以當地水質做為測試，為各位分享Na離子和Mg離子交換樹脂處理的水其陽離子的變化；並且使用不同水質進行杯測，了解咖啡風味有何不同。

實驗組別共三組：嘉義自來水、氫鈉離子樹脂、氫鎂離子樹脂。
 

1. 未處理的嘉義自來水：總硬度和總鹼度非常高， Ca離子相較於處理組含量相當高，且pH偏鹼性。
2. 氫鈉交換的自來水：Ca和Mg離子被H和Na離子交換掉導致濃度下降，總硬度下降。鈉離子變高
3. 氫鎂交換的自來水：Ca被交換成H和Mg，所以Mg上升，文獻指出Mg對於咖啡的萃取效率比Ca高。

• 杯測結果：使用兩種水質分別對橘韻、焦糖、藍調進行杯測，萃取液的TDS濃度其實差異不大，但風味表現有些微差異，氫鎂組酸甜比平衡且尾韻滑順，氫鈉組尾韻較苦澀且收斂感明顯。

這就要討論下一個問題，為什麼TDS濃度差異不大，但風味表現是有差異的，首先要了解TDS測量儀是利用折射率來換算總固形物含量，各成分的分布差異是無法得知的，在實驗室會使用UPLC超高效液相層析分離系統來了解各成分的差異。但要快速證明咖啡萃取效率，可以使用咖啡中的標的物來確認，標的物又稱作Marker其特性需要非常穩定，譬如說咖啡因非常穩定適合當Marker，而綠原酸在水中容易分解成奎寧酸和咖啡酸，就不適合當Marker，所以實驗室在了解咖啡萃取效率，會使用多種Marker來做判斷，才能真實反應出咖啡是否有差異；極品莊園咖啡為了提供消費者穩定的精品咖啡，從科學的角度為各位把關水質的狀態。