@食安科普

神級發酵食品-咖啡與可可

撰文/(本文由衛生福利部食品藥物管理署委託,科學人雜誌企劃執行。撰文:韋恩)
2019/10/22

@食安科普

神級發酵食品-咖啡與可可

撰文/(本文由衛生福利部食品藥物管理署委託,科學人雜誌企劃執行。撰文:韋恩)
2019/10/22


咖啡與可可都是一種發酵食品,這可能是很多人沒有留意到的事情。不僅如此,還可能是價值最高昂的發酵食品。咖啡豆與可可都是現今世界上流通的期貨之一,身價遠超過其他發酵食品。而且咖啡與可可不是主食也不是副食,更不是必需品,但是卻主宰了餐後的甜點時間--餐後來一份巧克力蛋糕、配杯香醇的咖啡,是不是感覺到飄飄然的愉快心情呢?可可的拉丁文屬名Theobroma,來自希臘語的神theo與食品broma,意思就是「神的食品」,用這個名詞來描述讓人倍覺享受的食品,真是巧妙無比。


咖啡與可可雖然原產地一個來自非洲、一個來自美洲,但是卻具有許多共同點,首先都來自果實的種子;其次都要經過發酵處理的程序,才會變成我們喜愛的美味,而這發酵中間會利用到許多桿菌、乳酸菌、醋酸菌、酵母菌甚至黴菌的複雜反應,讓味道得以昇華。所以也可以說是人類超越了食品用來填飽肚子的基本要求,進而將食材經過繁複工序,製成嗜好性食品,是種創造力與技藝的展現。


咖啡


咖啡是世界上飲用最廣泛的飲料之一,而且咖啡豆僅次於石油,是世界上第二大交易量的大宗物資。因為咖啡在全世界流行,所以咖啡的消費與生產量都逐年增長,目前全世界消費量一年來到9百萬公噸的咖啡豆,如果以一杯咖啡平均需要10公克的咖啡豆來計算,全世界的消費者一年會喝掉至少9億杯的咖啡,相當驚人。


現在我們喝的咖啡主要來自兩個品種:阿拉比卡(Arabica)與羅布斯塔(Robusta),以下又分成許多品系,但是不論如何,都必須經過採果、去果肉、發酵、乾燥等工序才能成為生豆,而生豆要再經過烘焙、研磨、沖泡,才能成一杯杯美味的咖啡端上桌享用。而採果後成為生豆的過程裡,最重要的就是發酵這個步驟。發酵得當,可以讓咖啡豆增添許多香氣與其前驅物,有利於在後段烘焙時展現更高的果香、酸度等等豐富的香氣,而且香氣清爽,不帶有雜味;而發酵不好的,就會讓咖啡豆帶有雜味、酒味、黴味等等不好的味道,對咖啡豆的品質與評分會是大大的減分,而且還可能因此讓咖啡豆不容易乾燥,產生發黴的機會,對咖啡豆的保存更是一種威脅。


咖啡發酵的目的主要是將果皮、果肉、尤其是果膠層從咖啡豆上分離,讓咖啡豆只保留從內果皮以內的部分。咖啡發酵處理主要分成日曬(乾式)與水洗(濕式)兩種方式,日曬法主要是將採下來的咖啡果實直接曝曬再加以剝除果肉等部分,需要大量人工而且控制不易。水洗法普遍被認為有較豐富的味道,且其味道也比較乾淨,所以受到大多數人的喜好,採用的也比較多。水洗豆與日曬豆相比,多了些由微生物發酵所生成的揮發性芳香物質,這些物質又會在之後的烘焙過程中,產生許多的化學變化,讓香氣更豐富,所以讓水洗豆在感官品評上普遍具有較多的果香、花香與焦糖味;而日曬豆比較偏向奶油味與堅果味。


咖啡豆處理的難處在於,咖啡果的外果皮與果肉比較厚,比較容易用機械等方法去掉,但是內層剩下的果膠層只有薄薄一層,但是又具有相當的黏性,相當難以去除。所以發酵的目的就是利用微生物發酵的過程,將這一層黏性的果膠層分解。咖啡(水洗)發酵的製程為:咖啡果採收後經分類選別,就以機械去除果皮與果肉,剩下的帶果膠層的咖啡豆,就會放入水槽進行24-48小時的發酵。此時發生了很多微生物的作用,對果膠纖維與其他糖份產生分解作用,使得果膠層可以減少並且去除黏性,才能溶解在水中,咖啡豆也因此可以漂亮的分離出來。發酵完成後從水槽中取出不含果膠的咖啡豆,水可以經處理後循環再利用,咖啡豆就要進行乾燥,才能成為耐貯藏的咖啡生豆。


水洗發酵傳統是使用來自咖啡果實或周邊環境的天然複雜微生物菌種,從帶果膠層的咖啡豆投入水中開始,就開始了發酵的過程。而在這發酵過程中,因為微生物會不斷生長,所以可以觀察到微生物的數量逐漸提高,從一開始到最後會增加了5倍;而且菌種之間也會產生消長,從開始前段由好氧的一些格蘭氏陰性的桿菌,如克雷伯氏菌、歐文氏菌會比較佔優勢,而後乳酸菌如乳酸桿菌、酵母菌也會逐步出現,後段還會有一些具果膠分解能力的菌種的出現。而這發酵過程,需要好好控制溫度與時間,因為如果控制不好,變成過度發酵,不但會讓咖啡豆帶有發酵味、酒精味、或是過度的熟果味,也會讓豆的表面產生斑點、瑕疵,使得豆相變得不好。


隨著發酵科技的發展,除了傳統利用天然菌種的做法以外,很多研究者也嘗試在水洗發酵的過程中採用菌酛(Starter),也就是添加人工純化的菌種進行發酵。這樣的好處就是可以避免雜菌汙染,容易控制發酵的條件;而且可以獲得期待的風味,發酵過程容易控制品質。目前常用的是一些酵母菌(如畢赤酵母、啤酒酵母、假絲酵母)或是一些乳酸菌等等,都讓咖啡發酵時的品質得到相當的進步。


可可


雖然可可的全世界銷售量不及咖啡,但全球每年可可豆產量約400萬噸,市值達100億美金,加工成巧克力後,金額更高達1070億美金以上。因為它珍貴稀有,在墨西哥古文明之一的阿茲特克帝國,可可豆是當作貨幣使用,或可以拿來付稅金用的,而現在可可的主要出產國如象牙海岸、迦納、印尼等,可可都是該國很重要的財政收入。


可可豆是可可果實的種子,從採收果實到加工成為可可豆的過程裡要經過採果、果實貯放、打開果實取種子、發酵、乾燥等步驟,而可可豆可以運輸至世界各地進行後段加工,比如說再經過烘焙、磨碎等形成可可粉、可可脂、可可膏等產品,最後可做成各種食品或令人喜愛的巧克力。


在可可豆的加工過程中,影響風味最大的就是發酵這個步驟,可可豆發酵的目的主要有三:


1.幫助附著在豆子上的少量黏稠果肉分解(這點也與咖啡類似),也有助後續的乾燥
2.用發酵熱殺死胚芽,避免豆子發芽
3. 發酵有助於可可風味的形成


其中,最重要的應該就是第3點,因為可可豆如果不發酵,味道既苦且澀,難以入口,不是我們所認知的可可或是巧克力味。可可豆的發酵如同咖啡,也是使用來自自然環境的菌種佔大多數。可可豆從果莢取出之後,最常見的做法是平鋪並以香蕉葉包起來,然後成堆放在籃子裡或箱子裡靜置發酵。首先會由酵母菌與乳酸菌開始增長並對豆子上黏著的果肉開始發酵,因為果肉含糖量豐富,所以發酵作用會很快開始,並且產生溫度,然後逐步分解果肉。緊接著,豆身也會開始發酵,一些產生的酸或是酒精也會滲入豆子裡,形成可可風味的一部分。同時,一些酵素也會在豆子裡開始作用,如蛋白質分解酵素有助於形成一些游離胺基酸與胜?,這些酵素分解出來的小分子,都是形成可可風味的重要關鍵,而豆子的顏色,也會在這個過程中漸漸由淺白變為淡褐色。


與咖啡發酵相同的地方是,可可的發酵也有許多人使用菌酛(Starter),也就是添加人工純化的菌種進行發酵,這些菌種包含酵母菌與乳酸菌等等,都是有助於可可的發酵進行與品質風味。


咖啡與可可進行發酵,不管是改變菌種、溫度、時間或其他條件,都可得到相當不一樣的結果,這也讓咖啡與可可的香氣如繁星一樣複雜且美好。當然,這類食品需要注意事項,比如說咖啡如果發酵或保存不當,有可能遭受黴菌汙染,黴菌就可能產生毒素,像比較常見的赭麴毒素,是一種被世界衛生組織國際癌症研究機構(IARC)列為2B的可能致癌物(可能為致癌因子。流行病學證據有限,動物實驗證據有限或不足),會對肝與腎產生毒害,造成健康上的損傷。所以食藥署訂定有《食品中污染物質及毒素衛生標準-附表二、食品中真菌毒素之限量》,將烘培咖啡豆及咖啡粉中赭麴毒素A限量標準,訂為5 ppb以下。所以大家購買產品要挑選可信賴的商家或品牌,買回來也要注意保存條件,最好是冷藏或放在乾燥、涼爽的地方。


※延伸閱讀

〈我們與食的距離--讓知識成為食品添加物!〉

〈最強food守者聯盟--食品保存之戰〉

〈最強food守者聯盟II—防護罩on!有害微生物out!〉

〈離開食品化學物質迷思戰場〉

〈有「酵」有保庇的贏家食譜〉

〈讓人類愛上的發酵食物-麵包〉

〈畫龍點睛的清爽滋味-發酵蔬菜〉

〈發酵工藝集大成之作-醋〉

〈來自田裡的鮮味-醬油與味噌〉

〈發酵食品界的紅寶石-紅麴〉

〈蔚為風潮的豆類發酵食品〉

〈發酵乳製品-人類蛋白質營養的大突破〉

〈海洋鮮味的濃縮-魚露〉

〈鮮美旨味的來源-發酵肉製品〉