Luchuchu的過往

原文出處：https://caffedolcealchemia.com/evalutaion-cold-brew-coffees/

冷萃式咖啡的感官分析

Surabhi Subhir

In collaboration with Caffe Dolce Alchemia

October 30, 2016

摘　　要

本研究目標是研究消費者對於咖啡豆產地的偏好，並且給冷萃式咖啡

提出一個賞味期限的估計。各產地的咖啡豆均是淺烘焙和粗研磨。63位未

受訓練的受試者(25位男性和38位女性，年齡介於21至44歲)參與了這項感

官分析研究。他們於第1,第7,第14天時，分別評比四種不同的冷萃式咖啡

樣本，評比內容包含了從文學和一些先前的研究中取得快樂與敘述性的感

官屬性。評比內容包含關於顏色、香氣、風味、餘韻等等以及整體的接受

度/喜好度。我們使用Excel和SPSS20.0R來分析上述資料。結果顯示，在

儲存進程中，消費者對於冷萃是咖啡的接受度下降。並且當儲存環境條件

下，觀察到賞味期限至多是7天。此外，在儲藏期間，對於甜味的感知程度

會下降、但對於酸度的感知程度會提高。最後，受試者顯示出對於哥斯大

黎加的冷萃式咖啡樣本有較好的偏好。結果指出消費者對於冷萃式咖啡的

感知會隨著咖啡豆產地和儲存時間的長度而改變。

1　簡介

1.1 冷萃式咖啡(Cold Brew Coffee)

　　傳統上，咖啡是透過在咖啡粉上注入熱水來製作。一般來說，水溫通常是介於攝氏75度至98度之間。當水注入咖啡粉之後，他會吸收咖啡的風味和香氣。但當製作冷萃式咖啡的時候，溫度則是被時間所取代[6]。

　　不像熱泡式的咖啡，冷萃式的咖啡需要咖啡粉和水接觸更長的時間。基本上這類型的萃取法，水溫要不就是冰水就是常溫水[9]。

　　將咖啡儲存在氣密瓶中冷藏，可以減緩咖啡中化合物的衰退[16]。這些咖啡化合物在接觸過多的氧氣之後會被破壞——會賦予咖啡不舒服的酸味以及苦感。這個氧化過程是會持續累積的[2]。

1.2 咖啡的酸

　　在2013年由Gloess等人進行的一項研究顯示出，酸質(酸味)的感受是由於舌頭上的接受器，接受到來自酸的質子捐贈(Proton donation)(譯註:Brønsted–Lowry 酸鹼理論用詞)的結果。在烘焙過的咖啡中發現的酸可以被分類成三種:脂肪酸(aliphatic)，綠元酸(chlorogenic)和脂環族羧酸和酚酸(alicyclic carboxylic and phenolic acids)。咖啡的酸質是高品質的。然而，酸味是一種極端酸質，而且可以是被認成咖啡中的缺陷。水洗咖啡中可感受到的酸味比起日曬咖啡的酸味來的高的許多。一杯咖啡中包含的咖啡酸質也跟咖啡的烘焙程度、烘焙的種類、沖煮的方法有很大的關係[16]。

1.3 咖啡的苦

　　咖啡的苦有時候是不好的，但是卻是無所不在的。在較低程度的時候，苦味幫助減緩咖啡的酸以及在沖煮時提供另一個好喝面向。然而，在較強的程度的時候，苦味的咖啡化合物會蓋過其他的咖啡中化合物的味道，產生令人厭惡的影響[8]。

　　依照過去的研究，關於咖啡飲品中，對於苦味的描述有下列三個：

• 口腔可感受到的咖啡苦味是和萃取的程度是有相關的。咖啡的萃取秤度和咖啡烘焙、沖煮之前水中所含的礦物質(也就是所謂的水中總溶解固體)、水溫、沖煮時間、研磨大小以及沖煮過程有關係[8,14]。

• 苦味和咖啡中的總溶解固體有相關[14]。

• 當使用高溫沖煮的時候，咖啡苦味的感受會比用低溫沖煮時來的低。這是因在熱咖啡中芳香物較多，阻擋了苦味[15]。

1.4 冷萃式咖啡的感官屬性

　　咖啡飲品中的感官屬性在咖啡飲用中扮演一個重要的角色。過去的研究指出，許多的因素影響咖啡的感官特質。其中，最重要的是：咖啡的源頭(樹種、種植區域、環境和處理法)、烘焙程度、研磨粗細和沖煮方法[1,2,9]。進一步的研究也表明出這些變數和咖啡香氣、風味，以及消費者對於咖啡飲品接受度之間的關係[2,5,7]。

　　然而，關注在冷萃式咖啡的感官研究是有限制的。關於在儲存期間，冷萃式咖啡所發生的感官屬性的變化：文獻內找到的資料大部分聚焦在熱沖咖啡上。因此，該項研究的限制會上我們不能對於冷萃式的咖啡所得到的結果和現有文獻結果做比較。雖然冷萃式咖啡和熱泡式咖啡不同，我們仍然會發現在沖煮和儲存期間，會有類似的化學反應發生[11]。

　　除此之外，主流的研究過去也都是使用受過訓練的成員來描述咖啡樣本。雖然感官描述對於食品業中製程優化的幾個步驟來說是非常實用的技術，但是他非常耗時。此外，受過訓練的成員對於產品的描述和消費者所描繪的會不同，或是他們所考慮的屬性其實是消費者不在意的[4]。考慮到消費者感受產品中感官屬性的方法對於食品業來說是特別重要得，了能夠創造出能夠符合消費者期望的新產品，一些新的替代方法被開發出來解決問題，喜好量表就是其中一個例子。本研究目標是研究對於咖啡豆的起源對於消費者偏好的影響，並且給冷萃式咖啡提出一個賞味期限的估計。

1.5 實習計劃

　　作一個小規模的組織，預算限制考量以及優化沖煮過程是非常重要的。此外，他們也想要有關於保存期限、消費者感知(consumer preception)和對於冷萃式咖啡所使用的咖啡豆(起源)選擇偏好上都想要獲得一點想法。

　　在2016年，由Uman等人所做的研究指出，有兩個主要會影響咖啡品質的變因，咖啡豆產國和連結到消費者偏好的感官屬性。因此這個實習計劃的目標是:找出製作冷萃式咖啡最好的咖啡豆樣本(以咖啡豆源頭基準)，以及在標準儲存條件下，對冷萃式咖啡的賞味期限作出一個估計。

　　我們制定了下面幾個研究主題:

• 可以影響冷萃式咖啡性質的屬性是什麼?

• 冷萃式咖啡的估計賞味期限是多少?

• 在消費者最偏好的冷萃式咖啡樣本是那個?

• 在冷萃式咖啡儲存的期間，消費者的偏好/接受度的改變是怎麼樣?

1.6 影響參數

　　一個有品質的咖啡飲品(熱沖或是冷萃)都依賴幾個參數——包含了咖啡豆的起源、烘焙程度(淺、中或深焙)、研磨方法以及顆粒度(粗、中等或是細)、萃取時間、咖啡粉量以及使用的水以及水溫[1,2,7,9]。

1.6.1 產國

　　咖啡豆選擇的第一個參數影響風味、萃取物以及整體咖啡飲品的喜好度。除了傳統的植物學理上(包含區域的溫度、海拔)的影響以外，有兩個可以根本上影響冷萃式咖啡飲品的考量:咖啡樹種和生豆處理法(即水洗、非水洗/日曬)。樹種決定了咖啡豆化學特性，以及它可以生長的環境條件。不論何種樹種，多數的咖啡豆都是以下列兩個方式處理:溼處理(水洗)以及日曬法(非水洗)。使用的處理方法對於咖啡飲品的最終風味給了決定性的影響，然而決定這些變化的化學機制至今不是有完整的瞭解[19,20]。

1.6.2 烘焙

　　咖啡烘焙是一個依照烘焙師所想要呈現的餘韻、body、香氣、酸質和其他風味組成去創造、平衡或是調整化學過程[7]。根據Lee等人在2015所做的報告，綠元酸在烘焙的時候會開始降解。根據烘焙的溫度和時間決定降解的程度。通常在烘焙過程，綠元酸中的咖啡酸和奎尼酸一部分開始從降解出來。因此，綠元酸在咖啡味道上真正的影響可能事實上是從降解出來的化合物來的。奎尼酸和咖啡酸通常是由30種其他的化合物(已經在之後被證實降解成酚類和兒茶酚)中的次產物所組成的[10,12,16]。除此之外，在烘焙的時候，醣類扮演一個重要得角色，由於多數的醣都會參與梅納反應。在烘焙時，以大部分的分子會分解以組成更小的有機酸、釋放二氧化碳、形成棕色以及釋放烘焙咖啡的香氣。

　　比起適合熱沖方式的中、深焙的咖啡來說，冷萃的淺焙咖啡通常比較多人喜歡。因此對於我們的四個咖啡樣本，我們都選擇淺焙。

1.6.3 研磨

　　爲了適當的萃取，適當的研磨咖啡都是必要的。在咖啡萃取之前才新鮮研磨的咖啡豆對於萃取出高品質的咖啡來說是最重要的。每個咖啡萃取方法需要不同的研磨粗細——冷萃式咖啡和法式壓一樣需要較粗的研磨顆粒。細的研磨顆粒會導致懸浮粒子進入冷萃式咖啡中，導致比較不受喜好[7,16]。因此我們全部的咖啡豆樣本都被研磨成較粗的顆粒度來測試冷萃式咖啡。

1.7 分析變量

　　主要組成香氣、風味和body架構的分析變量是濃度和萃取。濃度代表飲品中溶解的物質多寡，通常表示成水中芬芳物的百分比。萃取或時適合表示成「萃取率」——代表從咖啡豆中萃取出來的可溶物質的數量，並以百分比表示[3]。

1.7.1 咖啡濃度

　　冷萃式咖啡飲品中所含的芬芳物含量會隨著萃取方法而改變。傳統的滴漏式咖啡會大約含有1.2%的芬芳物質和98.8%的水。然而，傳統的濃縮咖啡平均會包含1.8-2.2%和-98.2%的水[18]。濃度測量可以用幾種不同的儀器使其變得相對簡單，像是液體比重計、導電測量計或是TDS測量計。此外根據美國精品咖啡協會(Specialty Coffee Association of America, SCAA)，沖煮用水的建議TDS數 值是介於75到250ppm。

1.7.2 咖啡萃取

　　萃取率是根據咖啡從咖啡豆溶解出來的固體(TDS)。關於咖啡豆的組成，大約28%的有機質是可以溶於水中的，然而剩餘的72%是由不可溶解的纖維質所組成。當注入熱水，大部分可溶解的物質會立刻溶入水中，萃取出風味和香氣化合物[3,5]。由於水溶性化合物溶於水中的速率會因改變研磨程度、水溫、萃取時間、咖啡粉量而有所改變，所以當作出這些調整的時候，可能會製作出完全不一樣的飲品[8,12]。SCAA建議「最佳平衡」的咖啡是有1.15-1.35%的咖啡芬芳物(參見附錄3)。而關於萃取率，Lingle(1996)發表一個2.2%的門檻作上限，超過這個，杯測師會品嚐到不愉悅的澀味和過度的苦味。

2 素材和方法

2.1 咖啡豆樣本

　　阿拉比卡豆樣本，從衣索比亞的耶加雪芙、哥斯大黎加、喀麥隆以及第四個樣本是三個咖啡豆樣本的混合豆(公司本身提供的)，會在本研究做用來沖煮並做出評價。樣本會在當地的公司用3kg級的機器，攝氏200度C進豆，花費8-10分鐘烘焙成淺焙的程度(淺金黃色——如圖1所示)。然而烘焙過程的溫度不是常數，他從起始攝氏200度(丟入綠色的咖啡豆)然後下降至(攝氏150度)最終升溫至193度，然後下豆。這些烘焙過的咖啡豆被包裝在氣密的袋子然後儲存在室溫的陰暗處超過48小時。這樣做是由於新鮮的咖啡豆會持續的釋放氣體，例如二氧化碳[5]。在養豆期後，咖啡豆會用磨豆機研磨成粗顆粒(圖2)然後接著沖煮。

表1. 咖啡豆樣品的烘焙條件

*水洗咖啡也被稱作溼處理法，包覆種子/咖啡豆的水果部分在曬乾之前就被移除了。溼處理法需要特殊的設備和大量的水[1,2]。

圖1：四種烘焙的咖啡豆(由左至右): 哥斯大黎加、喀麥隆、混合豆、耶加雪芙

圖2：四種研磨的咖啡豆(由左至右): 哥斯大黎加、喀麥隆、混合豆、耶加雪芙

2.2 萃取設備以及冷萃準備

　　冷萃式咖啡所使用的沖煮/萃取法是一種濾泡式的方法，且這裡使用冰滴架來製作(參見圖3)。最上方的容器是放入沖煮用水。下方的球狀閥是用來控制滴速。接著，下方的容器是放置咖啡粉的地方，水會慢慢的滴下並且緩緩流過，最後穿過容器底層的濾器，藉此萃取出咖啡以及最終在最底層的圓形燒瓶裡面。收集起來。完成之後，冷萃咖啡會測量他的TDS並且轉移到氣密瓶中，冷藏在攝氏4度的環境裡。每個樣本的沖煮細節在表2裡面有更詳盡的說明。

2.3 測量與分析

　　從器材流出來的冷萃式咖啡樣本會立刻蒐集在一個燒瓶中(容積1000ml)。

　　下面的參數會對每個咖啡樣本作出測量和分析。

　　水中總溶解固體和萃取率:

　　最常使用的工具是和攜帶的TDS(total dissolved dolids)測量器。由於它相對的便宜而且不只可以用來測試咖啡溶液，也可以用來測量水，所以是個非常好 的工具[6,13]。因此對本研究來說，不同種類的冷萃式咖啡，我們會使用TDS來測量濃度。

　　水中總溶解固體是用mg/ml來表示。萃取率則是定義成總溶解固體與咖啡粉重量的百分比。咖啡萃取率可以表示成下列公式[3,6]:

萃取率(%) = 咖啡液重(g) × TDS(%)/咖啡粉重(g)

2.4 穩定保存條件下的賞味期限

　　賞味期限測試通常被設計來確立一個產品在整個產品的壽命中，可以保持不變或是「在想要的感官特性上沒有改變」的時間長度[4]。這是由於感官屬性的改變對於「消費者拒絕產品」來說是相當有關聯的。此外，僅單單靠儀器測量是無法表明出消費者的接受度或是拒絕率。因此，確保感官性質的不變是非常重要的。所以，在此計劃中，我們會進行一個冷萃式咖啡賞味期限的測試。

　　感官測試設計:

　　問卷設計包含了三個喜好度相關的問題和五個描述問題。選擇這些問題是因爲描述測試是被用來測量品質的改變[11]，而喜好度測試被愈來評估質量改變在消費者的接受度或偏好上的影響[5]。對於喜好度的問題(用9分度量，1分是最不喜 歡，9是最喜歡，5是中間值)，特意是對於接受度/喜好度來說，5分(含)以上會被認是可接受的，4分會被認是接受度的邊界。這個極限會被用來決定冷萃式咖啡的賞味期限。

　　不同的測試樣本萃取之後會儲存在氣密瓶中，然後冷藏在攝氏4度C的環境中。在第1、第7以及第14天時，由63個未受過訓練的消費者團隊(38位男性，25位女性，都是每天都有攝取咖啡習慣)對冷萃式咖啡所做的感官分析主要是要辨別是否有任何感官改變。受試者評斷冷萃式咖啡的外觀(顏色)、味道(氣味)、味道(甜、酸、苦等)、餘韻以及使用喜好度量表來評估整體的接受度/喜好度。問卷包含了三個喜好度問題(第2、6和7問)和五個描述問題(第1、3、4、5和8問)。咖啡的香氣和風味，像是水果感的、花香、草藥、堅果、焦糖、巧克力和香料類等等的，會被定義成是正面相關的描述，代表一杯高品質的咖啡。在氣味、風味中的發酵味、橡膠、毛皮、水感、木頭、和草味被定義成負面的描述，代表對冷萃式咖啡質量上的妥協。除了在可接受度/喜好 度之外，這個將被用來當成冷萃式咖啡感官質量上妥協的一個指標。描述的選擇和定義是根據Geel(2005)、Hayakawa(2010)、Nicoli(2009)、Sarrazin(2000)的論文以及美國精品咖啡協會(SCAA—Specialty Coffee Association of America)的風味環所編列的。四種咖啡樣本會以隨機的方式提供，然後由共同的受試者作出評估，總共三次，第一次是第1天、接著第7天以及最後一次是在第14天。測試中不會包含重複的樣本。

　　我們使用IBM SPSS 20.0R 來處理獲得的資料和統計方法(變異數分析和Tukey事後檢驗)。平均數的計算以及喜好度評量的結果會用EXCEL以網狀圖和柱狀圖來呈現。

3　結果與討論

3.1 水中總溶解固體和萃取率

水中總溶解固體以及隨後的關於萃取率的計算表示在表格3中。四種冷萃式咖啡樣本的萃取率略略高於標準的1.15到1.35%之間的範圍(我們在咖啡萃取—第1.8.2節裡面提到過)。然而全部的數據都低於2.2%，我們認要確保咖啡 飲品品質的最高門檻。

*萃取率的公式在2.3節裡面

3.2 消費者評估的賞味期限

　　對於不同冷萃式咖啡在第一、第七以及第十四天的共識分析結果在圖一到五中展示。在測試的四個樣本中，哥斯大黎加有最高的喜好度，接著喀麥隆和混豆有相同的平均成績，最後一名則是耶加雪芙(參見圖五)。

　　在第一天，四隻冷萃式樣本之間的香氣、甜度、酸值、苦感和整體的可接受度有相當大的差異(p < 0.05)。類似的狀況在第七以及第十四天都可以觀察得到，也就是哥斯大黎加的樣本在四個樣本裡有最高的平均成績(參見圖五)。

　　圖一到四分別標示了四隻樣本在三個測試期的感官描述。對於四隻冷萃式咖啡樣本，對於甜度、酸值、苦感、後韻以及整體的接受/喜好度皆有顯著的差異(p < 0.05)。在我們進一步的做事後tukey檢定之後，我們發現了下面的事實：

　　在儲存期間內對於甜味的感知來說，第一天和第七天的樣本有顯著的差異(p < 0.05)。然而第七天和第十四天之間沒有顯示出差異(參見圖一到圖四)。

　　對於酸值的感知來說，和甜味有類似的模式，第一天和第七天的樣本有顯著的差異(p < 0.05)。然而第七天和第十四天之間沒有顯示出差異(參見圖一到圖四)。

　　對於苦味的的感知，這三天(第一、第七及第十四天)之間都有顯著的差異p < 0.05。 對於餘韻的感知來說，這和苦味有類似的模式，這三天(第一、第七及第十四天)之間都有顯著的差異p < 0.05(參見圖一到四)。

　　最後，對於整體接受/喜好度來說，全部的樣本(第一、第七及第十四天)有顯著的差異p < 0.05，並且在整個儲存期間內，消費者的接受度是呈現一個穩定的下降(參見圖一到四)。

　　在四個冷萃樣本中，甜味的感知下降、苦味、後韻以及酸值的感知隨著儲存時間的進展感知越來越高。根據先前的研究[3,8,14,15]，這可能是由於降解反應的發生，這也證明了文獻中的發現。 並且，消費者接受度和甜味、酸味、苦味的感之間的關係可以製作出來。 根據結果可以觀察到，隨著整個儲存期間，酸度的上升和甜度、苦感的下降對於冷萃式咖啡的接受度下降是有相關的。這在先前的研究[4,6,15,16]已經被提出過，因此證實了目前可得的文獻和當前結果是一致的。

　　並且，消費者接受度和甜味、酸味、苦味的感之間的關係可以製作出來。根據結果可以觀察到，隨著整個儲存期間，酸度的上升和甜度、苦感的下降對於冷萃式咖啡的接受度下降是有相關的。這在先前的研究[4,6,15,16]已經被提出過，因此證實了目前可得的文獻和當前結果是一致的。

圖一：哥斯大黎加樣本在不同的日期內的感官分析網狀圖

圖2：喀麥隆樣本在不同的日期內的感官分析網狀圖

(譯註：剩下兩張圖原網站都誤植成喀麥隆的，所以就先不放了)

3.3 冷萃式咖啡的賞味期限——根據消費者對於冷萃式咖啡在第一、第七以及第十四天的接受/喜好度決定

我們執行的感官測試告訴我們冷萃式咖啡樣本在打開瓶子在不變的儲存環境下，有個概略的賞味期限是一個禮拜。圖五顯示在整個過程中(第一天到第七天、再到第十四天)，四隻冷萃式咖啡整體的接受/喜好度有一個穩定下降的趨勢。四隻冷萃式樣本的第一天和第七天分數都是5分或是以上，代表著「可以接受的」賞味期限。但在第十四天，全部的分數都低於4，代表著咖啡樣本已經變成「無意願購買」(我們在2.4節的感官測試設計中提到過)。

圖5：消費者喜好/接受在整個冷萃式咖啡樣本儲存期間的的演進

　　另外，根據表格三和圖五顯示，我們可以歸納出另一個可能的說法。我們可以做出水中總溶解固體(TDS)和消費者喜好之間的關聯。不約而同的，這個研究的結果顯示出有最高萃取率的樣本—哥斯大黎加(1.6%)和混豆(1.6%)被發現比起他兩個冷萃式咖啡樣本—喀麥隆和耶家雪芙，有更高的喜好度。然而這並沒有足夠的文獻可以支撐這個觀察。

3.4 感官描述的變化：從第一天到第十四天

　　風味和香氣的感知也提供對於冷萃式咖啡的品質額外的指示。感官測試的結果顯示，第一天大部分的受試者收到一個正向風味屬性(參見圖6)。然而在第十四天測試顯示大多數的負面風味屬性(參見圖7)都被受試者品嚐出來。這個在第3.3節中有寫到，全部的咖啡樣本在第十四天的時候都被變成「無意願購買」的狀況。

　　冷萃式咖啡樣本在第十四天測試時，小組成員所描述的感官屬性最多的是發酵味和木味(參見圖7)。感受到的發酵香氣和風味標示咖啡的酸發生了化學反應，而木味代表了有機物的消失。這些負面屬性的來由是根據SCAA的風味環(附錄2)。這些理由也顯示一個對於冷萃式咖啡中，酸值的感知上升和甜味感知下降之間的關聯可能性。

圖6：針對各個風味，四個冷萃式咖啡的感官分析差異(第一天)—正面屬性

圖7：針對各個風味，四個冷萃式咖啡的感官分析差異(第十四天)—負面屬性

4　結論

　　根據獲得的結果和目前研究之間的討論，我們可以導出下列幾個結論：

　　　• 使用的咖啡豆(根據他的源頭)來萃取冷萃式咖啡對於消費者喜好度是有影響的。在本篇研究發現哥斯大黎加的樣本比喀麥隆、耶家雪芙以及混豆有 著更高的偏好度。

　　　• 冷萃式咖啡的賞味期限約莫是一個禮拜。然而這個是開封過且儲存在冷藏庫的瓶子的保存期限。對於味開封且儲存在穩定的環境下，保存期限可以 期望是至少一個月。

　　　• 在穩定的儲存環境下儲存的期間(第一、第七和第十四)，冷萃式咖啡樣本顯示出甜味、酸質和苦感皆有所改變，伴隨風味和香氣的改變。這些和消費者對於冷萃式咖啡的接受度下降有關係。

　　　• 最後，目前可以歸納本研究指出消費者感受冷萃式咖啡樣本會因咖啡豆的起源和儲存時間長度有關係。

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