水分活度和咖啡

咖啡的水分活度

咖啡烘焙

     消费者喜欢新鲜的咖啡。对咖啡新鲜度的认识是咖啡年龄和保存条件的结果。导致老化的过程是由于收到挥发性新鲜烘焙风味的演化的结果，也是不同化学反应的结果导致的。这些过程的速率受热动力学决定。作为在烘焙咖啡中一个可利用水的热动力学描述指标，水分活度是一个非常重要的考虑来决定咖啡的货架期。

     消费者所认知的新鲜度显示部分与甲硫醇的浓度有关。甲硫醇的减少导致糠基硫醇增加。可以认为在新鲜的烘烤咖啡浓度为0.1-1ppb，但是对于过量的硫以及不好的和过期的咖啡，其浓度为5-10 ppb。其他的化学物质增加是由于梅拉德反应，这是一个非酶褐变过程。这个反应已经知道可以在高水分活度时候加速反应。

     醛和酮的浓度在新鲜的烘焙咖啡中相对较高，它们在储藏过程中通过氧化和挥发的途径缓慢的减少。提高水分活度可以加速这些过程。

     咖啡中另外一个重要的反应是磷脂氧化。这些反应会在水分活度0.45及以上会加快。烘焙咖啡的水分活度和绿咖啡豆的初始水分含量、烘焙程度、quenching程度、磨细的程度以及储藏的条件（比如湿度、温度和压力等）。1994年，Labuza通过对烘焙咖啡和咖啡粉的货架期动力学研究指出了这些参数的范围，这些都是氧化、水蒸汽压和温度的作用导致的，这个范围是0.33-0.67。

    为了得到更好的质量，中等烘焙咖啡并不被quench。咖啡的水分活度范围为0.18-0.30 aw。这个更高的水分活度来自于聚乙烯包装袋包装，然而更低的数值是由于用铝箔包装。初始的数据分析显示高的水分活度（大于0.25 aw）是由于风味物质的显著损失，以及在整个咖啡豆情况下两个星期内的败坏味道的发生。

    目前，明尼苏达大学的Ted Labuza博士对这些现象进行定量研究，考虑了产品的初始条件以及保存条件。

    烘焙咖啡极易吸收水分，导致水分含量和水分活度的增加。这个会导致更快的腐烂败坏以及货架期变短。不合适的保存条件包括环境因素和包装材料都是导致水分活度快速增加的因素。

生咖啡豆

     一直以来生咖啡豆的水分含量用来指示咖啡的质量、老化以及风味损失的趋势。不好的味道，比如发酵和发霉都是由于微生物或者真菌活动造成的。这个在高水分活度会增加，比如发霉是0.7 aw，细菌是0.8 aw。

    生咖啡豆的品质下降是缓慢的过程，但是一年豆的风味，像文献中描述的纸味、木头味以及橡胶味等，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这个反应活动程度。

    当咖啡在烘焙过程中，咖啡豆表面的自由水（高水分活度）在热量产生化学过程前就通过热量蒸发掉，这个化学过程实际上就是烘焙的开始。这一阶段被认为是烘焙的“干燥阶段”对生咖啡豆进行水分活度测量能够帮助预估实际烘焙前所需要的时间以及热量。这对于在处理混合的过程中是特别重要的。单个的混合组分通常会有不同的干燥阶段，这可以由测量水分活度来准确的得到，而不是通过测量水分含量。

      在收获季节，一些地区会非常重视赭曲霉素的产生。在咖啡质量改进的许多模型和HACCP工具中都有提到这个指标：所有咖啡，从樱桃咖啡到羊皮纸咖啡豆，在水分活度为0.80 aw和0.95 aw之间时，不能超过4天时间这个干燥指标，以防止污染的发生。这个已经被M. H. Tanawaki et al的实验所确认，以及在同个学术会报告中有做汇报。

      总的来说，水分活度测量能够在生咖啡、烘焙还是在包装时都能提供有价值的信息。同时存在的挑战是需要设立更明确的测量标准和参数。

      Aqualab是美国专业的水分活度解决方案，采用可溯源的镜面冷凝露点方法，是美国USP和FDA推荐使用的方法，能够在5分钟内快速测量样品的水分活度。目前大部分企业都在使用Aqualab水分活度仪。

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