咖啡豆烘焙过程中，随烘焙程度发展，进行着一系列物理变化和化学反应。除了豆体变大，重量减少，咖啡豆的颜色也会从蓝绿灰色系转为米棕褐色系。最终不同烘焙程度的咖啡豆颜色深浅不一，有时还会再披上闪闪的油脂光泽。
是什么导致了咖啡熟豆外观和颜色的变化呢？在烘焙过程中涉及到色素生成的化学反应主要有三类。
美拉德反应
（Maillard Reaction）
这是一种广泛存在于食品工业的非酶促褐变反应。
褐变反应
这是一种与食物变色现象相关的常见反应。常见实例诸如咖啡、面包、肉类等经过烘焙或烧烤后，外观转成红褐色并产生诱人的香气；酱油、醋、啤酒等在酿制过程中变为红褐色等等。
褐变反应按发生机理可以分为酶促褐变和非酶促褐变两类。酶促褐变在褐变过程中需要酶的参与，多发生在新鲜水果蔬菜类食物中，比如苹果、香蕉、土豆的变色。非酶促褐变则不需要酶的参与。
虽然美拉德反应在常温下也能进行，但其反应速度会十分缓慢。美拉德反应的速度会随加工温度的上升而加快，香味物质也主要在较高温度下生成。通常需达到140°至170°间，食物水分在10%-15%的状态下。要想通过美拉德反应改善食物的色泽和香味，就需要控制好这些参数。
在咖啡烘焙过程中，美拉德反应会让咖啡豆变成棕色。反应过程涉及糖类的羰基与氨基酸、蛋白质的氨基，经过一系列复杂反应最终生成棕黑色的大分子的类黑素。反应过程中还会产生上百种风味化合物，诸如还原酮、醛和杂环化合物，展现出丰富的香味和圆润的色泽。
焦糖化反应
（Caramelization Reaction）
焦糖化反应同样为非酶促褐变反应，通常发生在比美拉德反应更高的温度下。
在没有氨基化合物存在的情况下，糖类物质经过热解反应，大分子化合物分解，发生脱水和降解，将会产生褐色物质。其中很重要的一种物质就是焦糖。糖类物质会裂解生成小分子醛酮类,小分子醛酮类进一步缩合聚合也生成深色物质。
在咖啡烘焙过程中，焦糖化反应会令咖啡豆的颜色呈现棕褐色化。这种着色主要由三类聚合物形成：焦糖酐、焦糖烯和焦糖素。伴随焦糖化反应，咖啡的甜度会进一步降低，而风味复杂度得到提升，出现诸如烤坚果类的香气。
氧化反应
（Oxidation Reaction）
生活中经常见到的氧化反应诸如金属材料锈蚀、物质燃烧等等。在咖啡烘焙过程中，美拉德反应与焦糖化反应的生成物可能出现相互作用，进一步发生氧化反应，生成大分子物质，持续反应则会生成黑褐色树脂状的高分子化合物。
以上化学反应除了存在于咖啡烘焙过程，也广泛存在于食品制作工艺中，更是潜移默化地渗透在我们的日常生活。例如在烹制高蛋白含量的食材时，大家可以去留意观察对比一下，究竟哪种食材的氨基酸在美拉德反应之后可以打造出自己更加喜爱的味道。
有人说化学爱好者做饭是可以更好吃的，而我的感受是：咖啡学习真是一道触类旁通提升生活幸福感的任意门！
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