物理的変化と化学反応、どちらが重要か？

　　焙煎は主に三つの段階に分けられる。脱水、メイラード（カラメル化）反応、そしてフレーバーの発展である。これらの用語は実際には、化学的・物理的変化の異なる段階を表している。

　　A）脱水

　　脱水のプロセスは回温点で起こる。回温点とは、生豆を焙煎機に入れたとき、機内の熱が再び上昇する前にいったん下降し、温度が上がり始めるその点を指す。脱水段階では、生豆の水分が蒸発し始め、豆の内部で圧力が形成され始める。

　　B）メイラード反応

　　コーヒー豆が褐色に変わり始めると、メイラード反応が始まったことを示す。これはおよそ150°Cに加熱されたときに起こる。このプロセスでは二酸化炭素、水蒸気、揮発性ガスなど多くのガスが発生する。内部の圧力が細胞壁を破るほど高まると膨張し、これがファーストクラックと呼ばれる。

　　フレーバーの発展もメイラード反応と同時に起こる。豆の色の変化だけでなく、最終的なコーヒーのフレーバーにも影響を与える。

　　C）フレーバー発展期

　　ファーストクラック後まで焙煎が進むと、焙煎は吸熱反応から発熱反応へと変わる。この段階では物理的変化が続き、豆の表面の細孔は増え続け、油脂は豆の芯から表面へ移動し続け、色はさらに深くなる。

　　物理的変化とは体積と細孔の変化である

　　コーヒー豆の細胞壁の強度は植物界でも最上位に位置し、強靭な外層物質によって剛性と強度が高められている。コーヒーを焙煎すると、上昇する温度と水分が気体に変わる過程によって豆の内部の圧力が高まり、これらの条件が細胞壁の構造を剛性からゴム状へと変化させる（これをガラス転移現象とも呼ぶ）。コーヒー豆には多糖体（結合した糖分子）が含まれているためである。

　　内部の物質が細胞壁へと押し出され、中心には気体で満たされた空隙が残る。これは質量の減少に伴って豆の体積が膨張することを意味し、気体の大部分の蓄積は焙煎後に放出される二酸化炭素である。

　　焙煎はまたコーヒー豆の細孔を増やし、密度を低下させ、溶解性を高める。もちろん、これはそれらをおいしい飲み物に変えることにも大きく関係している。

　　油脂の変化

　　コーヒー豆には油脂が含まれており、焙煎の過程で内部の高圧によってこれらの化合物が細胞の中心から表面へと移動する。

　　油脂は揮発性化合物を細胞内に保持する助けとなる。揮発性化合物とは室温で高い揮発性を持つ化学物質であり、コーヒーの香りやアロマを生み出すのに不可欠である。油脂がなければ、これらの分子は急速に消散してしまうかもしれない。

　　焙煎時間が長いほど構造の変化はより顕著になり、コーヒー豆の密度は低下し続け、より多くのガスが発生する。また焙煎時間が長いほど、コーヒー豆の表面の油脂も多くなる。

　　これらの発展は、深煎りコーヒーの味が浅煎りコーヒーの味と異なる理由をある程度説明するものであるが、焙煎結果に影響を与える重要な化学変化も存在する。

　　異なる焙煎方法は最終的なコーヒーのフレーバー、アロマ、口当たりに影響を与える。焙煎時には異なる時間と温度層で起こるためである

　　化学反応

　　カラメル化と味のスペクトルへの影響

　　時間と温度層が味のスペクトルの方向性を決める

　　A.浅煎りは酵素作用（Enzymatic）を際立たせる

　　．花の香りは希少、オレンジの味わいは精彩

　　．ネギ・ニンニク様は驚かせ、蔗糖の香りは魅了する

　　B.中煎りはカラメル化とメイラード反応（Maillard Reaction）を際立たせる

　　．「カラメルの甘い香りを造り出す

　　．「メイラード反応」は「カラメル化」に勝る

　　C.深煎りは乾留作用（Dry Distillation）を際立たせる

　　．セルロースは万香の源

　　．「メルカプタン」は深煎りの濃厚な香りの功労者

　　焙煎中の化学成分の反応

　　蔗糖：融点187.8℃→糖類結合物→；カラメル化作用→水とCO2が逸出しファーストクラック現象が発生……焙煎機ドラム内の豆量における豆温190~196℃

　　セルロース（リグニン）：コーヒー細胞壁の成分で、230℃で崩壊し細胞壁が損傷→；セカンドクラック現象……焙煎機ドラム内の豆量における豆温211~216℃

　　トリゴネリン：純結晶は217.9℃で分解し始め、豆温192.2℃で分解し始め、豆温229.4℃で→85%が分解する。トリゴネリンの分解度（率）は焙煎の最適反応比率を確定する鍵となる指標である

　　したがって焙煎後のトリゴネリンの損失率（分解率）は50%~80%で、多種の化合物に分解される。これには不揮発性のニコチン酸および29種の揮発性物質が含まれ、そのうち9種はコーヒーの芳香物質を内包している。

　　ニコチン酸：コーヒー生豆のニコチン酸はしばしばセルロース内に存在し、焙煎過程でニコチン酸から可溶性物質が派生する。ニコチン酸誘導体はコーヒーにおいて良好なフレーバーの酸味とクリーンな後味（clean finish）をもたらす。したがってニコチン酸の派生率は、焙煎の最適反応比率を確定するもう一つの指標である……

　　環境温度（ET）：焙煎コーヒーの特定の化学反応にはある温度帯があり、良好なフレーバーを生み出す反応が起こる。この温度帯こそが環境温度である

　　したがって浅煎りでは［酵素触媒作用］によって、低分子量で揮発性の高い花果実系の酸の香りが生まれる。

　　花香はスペシャルティコーヒーの中で最も希少なフレーバーであり、コーヒーの花とジャスミンの香りが主体となる。コーヒーの品種やテロワールの関係により、酵素が新陳代謝の過程で高濃度の花香アルデヒド（Floral aldehyde）化合物を生成し、魅惑的な花香が現れる。

　　コーヒーの果実味のスペクトラムも同様で、主に柑橘系とベリー類が中心となる。エチオピアのイルガチェフェとパナマのゲイシャは柑橘系の典型であり、とりわけパナマ・ハシエンダ・エスメラルダのゲイシャは柑橘香の王ともいえる。これはコーヒーに含まれる香気エステルと香気アルデヒドの寄与によるものである。

　　浅煎りコーヒーにはシナモン、ナツメグなどのスパイスの香りもしばしば現れるが、これはアルデヒド類、エステル類、ケトン類、アルコール類などの揮発性化合物に起因する。浅煎りから中煎りのコーヒーに含まれる果香成分フラネオール（Furaneol）は、イチゴやパイナップルなどの果実にも存在する。タマネギ、ニンニク、あるいは青ネギは、切られていない完全な状態では細胞壁が破れておらず、つんと刺す臭気はない。ひとたび切ると細胞組織が破れ、酵素がただちに元来無臭の前駆芳香物質と結合する。

　　ネギ・ニンニク様の香りは、フレーバーホイールではハーバル韻の付属風味スペクトラムに分類され、焙煎の触媒過程で時折ネギ・ニンニク様の成分が派生する。ドライアロマとウェットアロマを検知する過程で、ピザの香り、シーフードソースの香り、ネギ・ニンニク様の香り、ビーフスープの香り……などと言われるが、体験はほぼ人それぞれ異なる。

　　ドリアンを薄めたような果実の発酵臭、あるいは豆腐ようのような香りは、甘い香りでもあり少し辛く刺す香りでもあり、コーヒーの古国ならではの「地域の味」である。また、青緑色がかったスペシャルティのウォッシュド豆は、牧草とサトウキビが合わさった清らかな甘い香りをしばしば放ち、いずれも魅力的なハーバル香に属する。

　　浅煎りは、コーヒー豆が発育段階で蓄えたエステル・アルデヒド類や有機酸の揮発性果実酸香を最も際立たせやすい。

　　時系列が中煎りの時間に入ると、メイラード反応（Maillard reaction）が促され、炭水化物の焦化、含窒素成分や脂質の分解などが起こり、糖、アミノ酸およびTrigonellinesなどがPyrolysisを経て芳香化合物反応を生じ、その後に成分の複雑な独特の香気産物が生成される。

　　色・香り・味の密接不可分な関係は、メイラード反応とカラメル化反応の作用のもとで的確に体現される。麦芽糖のような／一つは糖のカラメル化作用（Caramelization）であり、糖量と焼き色の深さは正比例する。二つ目は褐変反応である。

　　こうして過程におけるナッツ、アーモンド、クリーム、チョコレートの香りはカラメル化ではなくメイラード反応に由来する。言い換えれば、コーヒーがカラメル化のみでメイラード反応を伴わなければ、単調な甘苦味だけが残り、百般の味わいを持つ飲み物にはならない。SCAAフレーバーホイールではナッツと多くの甘美な香りがカラメル化反応に分類されており、甘い香りの形成をやや単純化しているように見える。ここにメイラード反応を補えば、真実の結果はより事実に近づく。カラメル化とメイラード反応のもとでの「香気スペクトラム」は、三大の韻味に分類できる。ナッツ韻、カラメル韻、チョコレート韻である。

　　（注一）カラメル化反応：コーヒー豆の炭水化物や糖分は、170℃～205℃の間でカラメル化反応を起こし、ショ糖が脱水して水蒸気と二酸化炭素を放出し、ショ糖の色は無色結晶から褐色へと変化し、芳香物質を生成する。『ジアセチル』（Discatyl、クリーム成分の一つで、バタースコッチの香りを持つ）、HMF-フラン類（Furans、カラメル味を持つ）、HAF-マルトール（Matol、通称糖味香料）であり、カラメルは焙煎豆の17％の重量を占め、味は苦みの中に甘みを帯びる。

　　（注二）メイラード反応：タンパク質の分解と重合。この反応は化学反応のみではなく、アミノ酸とブドウ糖、果糖、乳糖、麦芽糖などの還元糖が加熱され続ける際に、一連の複雑な重合と分解の作用を行うものである。この作用は必ずしも一定の温度で起こるわけではないが、コーヒーに関してはおおよそ185℃～240℃の過程で、アミノ酸と炭水化物が反応して生じる。そして近年の研究により、コーヒーの苦味の10％はメイラード反応に由来することが分かっている。

　　焙煎の温度層がさらに高くなると［乾留作用（Dry Distillation）］に入る。

　　Ａ）深煎り派はしかし樹脂成分の熏香、悶香、呛香と酒気に魅了される。これはメイラード反応と乾留作用の産物である。（樹脂成分：マツ科やスギ科の針葉樹は、いずれもテルペン類化合物の松脂を分泌し、辛い香りを持って害虫やリスの食害に抗する）「乾留作用」とは、固体や有機物を空気から隔離し、完全に炭化するまで乾焼きすることであり、空気を隔離するのは酸素による助燃や爆発を防ぐためである。

　　Ｂ）深煎り豆は燃焼する前に釜から出され、その際に経験する脱水、熱分解、脱水素、焦化は、いずれも乾留とほぼ同じであり、しかも中煎り豆にも焦げ香や辛く刺す香気成分が多く生成される。したがって深煎りの香気は乾留作用に帰することができる。

　　Ｃ）浅煎りと中煎りの芳香は低・中分子量に属するが、二ハゼ後の深煎りの世界に入ると炭化が激しくなり、カラメル化は消失するものの、メイラード反応は持続し、アミノ酸と多糖類の繊維が絶えず分解と重合を繰り返し、より多くの高分子量の粘合化合物を生成する。香りの解釈権はカラメルから、メイラード反応と乾留反応が主導するようになり、焦げ香、悶香、辛く刺す香りが主体となる。