咖啡的科學

從咖啡豆的基因、生長環境、咖啡豆處理法，到烘焙師的烘焙技術、研磨度、各式各樣的沖煮方法等各個環節都涉及科學的知識，透過科學原理去揭示咖啡風味的形成、香氣的來源。利用植物學、化學、熱力學、健康科學和科學分析去探討咖啡與健康的關係。

植物學

咖啡豆來自咖啡樹的果實，咖啡樹生長的環境對其風味影響極大，種植於高海拔地區的咖啡樹因遭受昆蟲攻擊的風險較低，其果實可能會產出的咖啡因含量較低。（生豆中的咖啡因含量主要根據樹種不同而有所差異，Arabica(阿拉比卡)咖啡的咖啡因含量約為1.2% ，而Robusta(羅布斯塔)咖啡的咖啡因含量約為2.2%。） 

化學及熱力學

• 腺苷(Adenosine)是人體中一種在清醒時釋放的化學物質並在人體內積累，主要作用是促進睡眠並調節神經活動。 腺苷的濃度會隨著活動時間增加而提高，並在睡眠過程中被代謝清除，從而使人感到精神煥發。而咖啡因是一種嘌呤生物鹼，其化學結構剛好長得跟腺核苷相似，咖啡因能阻斷大腦中的腺苷受體，讓人能保持清醒、提振精神。咖啡因是咖啡中主要的生物活性成分，理論上咖啡因本身是不會有「提神」效果。

• 咖啡生豆本身幾乎無味，在烘焙過程中，受熱令沉睡的化學物質轉化為香氣，過程中會涉及化學反應，產生大量揮發性的芳香物質，形成咖啡獨特的芬芳。 

• 萃取是指將咖啡粉中的風味物質溶入水中。烘焙和研磨過後，透過不同的水溫、時間、水質和壓力等參數，可影響咖啡的萃取率和最終風味。而透過一些科學原理，咖啡愛好者可以精確地控制咖啡的甜味、酸味和苦味，以達到平衡的風味，沖煮出高品質的咖啡。

• 烘焙是將無味的咖啡豆轉化為香氣豐富的關鍵步驟。過程中會涉及化學反應，使大量原本無味的物質產生多種揮發性香氣分子。 

• 萃取指將咖啡粉中的風味物質溶入水中。烘焙和研磨後，不同的水溫、時間、水質和壓力等參數，會影響咖啡的萃取率和最終風味。 

• 風味控制透過了解這些科學原理，咖啡愛好者可以精確地控制咖啡的甜味、酸味和苦味，以達到平衡的風味。

健康科學

從科學的角度去探討咖啡對健康的影響，例如怎樣喝咖啡喝得健康。

識別自己的身體是否適合飲用咖啡

確認自己本身是否已有心律不整、心血管疾病或胃腸道疾病等問題，是否已懷孕，須咨詢醫生意見是否能飲用咖啡。

如身體健康的人飲用咖啡後出現心悸，可能是飲用了用劣質的咖啡豆煮成的咖啡或是飲用了不適合自己的沖煮方法做成的咖啡，例如選擇了用較高咖啡因的Robusta(羅布斯塔)咖啡豆、即溶咖啡、或是茶餐廳的經長時間煮成的咖啡、其咖啡因含量都較高，建議換上優質的Arabica(阿拉比卡)咖啡豆再試試看。

如飲用咖啡後覺得腸胃不舒服，主因是咖啡因刺激了食道下端的擴約肌，使它比較鬆弛，進而引起「胃食道逆流」，或者咖啡因引起大量胃酸分泌，造成不適。建議進食後才飲用咖啡，咖啡量亦需適量調整。如為此而加入牛奶和糖一起飲用，有違了科研的健康飲用咖啡法則。因此，患有消化道疾病的人，例如胃潰瘍、十二指腸潰瘍，或是每次飲用咖啡後就大量胃酸冒出的人，還是避開咖啡吧！

孕婦每日咖啡因攝取建議不超過200毫克， 建議與醫師討論個人狀況，有些孕婦可能需要完全避免咖啡因。 

怎樣選優質咖啡豆？

如以咖啡因作考量，Arabica(阿拉比卡)咖啡豆的咖啡因含量較低，可作首選；而在產於越高海拔的Arabica(阿拉比卡)咖啡豆，其咖啡因還會再低一點。

如以烘焙作考量，咖啡豆約有40%為澱粉，經過長時間高溫烘焙後會產生致癌物丙烯醯胺，並且使抗氧化劑中的綠原酸也因而減少， 好處不見了，壞處也不少，所以不建議常飲用深烘焙咖啡豆所煮成的咖啡。

不建議使用已受潮的咖啡豆，會有黃麴毒素，注意不純的咖啡不要飲用，例如，含反式脂肪奶精和糖精等添加劑的三合一咖啡、罐裝咖啡不要喝。要飲就飲好的、保存得很好的咖啡豆，新鮮研磨的咖啡。

怎樣飲用咖啡才可達至科學研究中所說的健康？

以黑咖啡為主，不添加任何糖類和奶類，適量飲用，根據美國FDA建議一般成年人每日咖啡因攝取量不超過400毫克，以1杯為定義，也就是說每天可以喝3杯Arabica（阿拉比卡）咖啡，或是沖煮50克Arabica（阿拉比卡）咖啡豆。可按下咖啡因去深入了解更多。

根據研究發現咖啡因半衰期約4~6小時，避免影響睡眠品質，建議最好睡前8小時就把咖啡喝完，例如晚上10點睡覺，下午2點前喝完、晚上12點睡覺，下午4點前喝完。但又因每個人的體質不同，對於咖啡因的耐受性程度也不一，可按個人的體質去享受屬於自已的咖啡時光。

從中醫角度來看，咖啡性辛溫，體質燥熱、嘴破、痔瘡者不適合。同時避免空腹時飲用，也別過量飲用，免浪費了咖啡的好處。 

科學分析

透過科學分析，能更精準地判斷咖啡的品質，了解不同產地、品種和處理法的咖啡風味差異。