離子如何影響咖啡風味?

經過多年研究水對咖啡特性的影響，我們在2021年底得出結論：這種影響源自水中的個別礦物質——特別是每種存在的離子所扮演的角色。

這種方法在當時，甚至在今天仍然是一種革命性的方式來處理這個引人入勝且複雜的話題。早期的咖啡文獻以一種更簡單、二元的方式看待水。它通常只考慮少數幾種選定的離子（主要是鎂、鈣、碳酸鹽和碳酸氫鹽），並將它們分為兩組：總硬度（鎂+鈣）和鹼度（碳酸鹽+碳酸氫鹽）。我們發現這種簡化的方法存在幾個缺陷，主要是它忽視了水中存在的許多其他離子。

在液體介質中，離子可以自由獨立移動。然而，在固體形態中，它們必須附著在帶有相反電荷的其他離子上（正電荷與負電荷結合，反之亦然）。這意味著你不能簡單地將固體鎂或鈣單獨加入水中——它們必須與其他離子如氯化物、硫酸鹽或碳酸鹽配對。

許多不符合GH/KH（總硬度/碳酸鹽硬度）類別的離子經常被忽視和overlooked。我們相信，水中存在的每一種離子都在影響你最終杯中咖啡的風味方面扮演著關鍵角色。我們花了多年時間來更好地理解這些個別離子如何影響咖啡。

以下是 APAX Ion Triangle（APAX 離子三角形）及其解讀方法

我們創建了 APAX ION Triangle 這個框架，用來匯集九種在咖啡沖煮過程中最強大且常見的水中離子。

通過收集由行業專家進行的品嚐小組的大量數據，我們為每種離子及其在咖啡中的作用繪製了準確的特性描述。

當使用適當的量時，每種離子都能為咖啡帶來正面的特質。然而，過度的濃度會導致負面影響。這就像在食物中添加鹽和檸檬：第一撮或第一擠通常是有益的，但隨著添加量的增加，效益會逐漸減少，直到添加過多會產生負面結果。

我們專注於理解每種離子能為咖啡帶來的正面和負面影響。這些信息在你試圖改善咖啡時特別有用。如果你知道哪種離子可以使咖啡更甜或更濃郁，你就能準確地知道應該添加什麼。

相反，如果你的咖啡因為推動了離子濃度的極限而出現乾澀感和缺乏酸度，你就會知道應該減少哪些離子來解決這個問題。

對每種離子如何影響咖啡風味的精確知識成為你武器庫中的新工具——很可能是最強大和最精確的工具。

離子的個別影響

以下是各種離子對咖啡風味的個別影響：

鈣離子（Calcium）

鈣離子（Calcium）是一種在水中普遍存在的正離子（陽離子），是自然水源中最常見且最具影響力的礦物質之一。它的存在對塑造咖啡的感官特性起著至關重要的作用。當適度使用時，鈣離子是提升整體咖啡體驗的一個極其有效且寶貴的工具。它具有賦予咖啡更豐富口感的神奇能力，創造出許多咖啡愛好者所欣賞的更實在的口感。此外，鈣離子顯著增加咖啡的感知甜度，通常會帶來更圓潤愉悅的風味特性。

鈣離子最有趣的效果之一是它能突顯咖啡中的特定水果風味。它特別擅長凸顯紅色、粉色和紫色水果的風味，這可以為咖啡增添深度和複雜性。這些水果風味可能包括草莓、覆盆子、櫻桃的暗示，甚至是更獨特的水果如石榴或李子，具體取決於咖啡的產地、處理方法、品種和烘焙程度。

然而，在使用鈣離子時必須謹慎，因為其效果需要精確的平衡。雖然適量可以提升咖啡的品質，但過量的鈣離子濃度可能會迅速導致不良後果。過多的鈣離子可能會造成乾燥、粉狀的質地，影響咖啡的自然順滑度。這種過度的乾燥感在餘韻中特別明顯，會在口腔中留下不愉快的感覺。此外，過多的鈣離子可能會抑制咖啡的整體風味特性，減弱使每種咖啡獨特的細微風味和香氣。這可能導致咖啡變得平淡無奇，失去活力，無法展現咖啡的全部潛力。

鎂離子（Magnesium）

鎂離子（Magnesium）是另一種在水中常見的陽離子，在塑造咖啡風味方面扮演著重要角色。它是一種強大的風味增強劑，能夠讓咖啡更明亮、更有活力。鎂離子的影響尤其體現在其突出水果風味的能力上，常常能帶出令人愉悅的柑橘、熱帶水果和核果的味道。這些水果風味可能包括橙子和檸檬，或是更exotic的芒果和木瓜，甚至是微妙的桃子和杏子的底味。

鎂離子的存在傾向於提升咖啡的整體複雜性，使其在口感上更加動態和有趣。它能以積極的方式增強感知的酸度，創造出許多咖啡愛好者所欣賞的生動和清新的感覺。這種明亮感通常會帶來更乾淨、更清脆的收尾，留下令人愉悅的餘韻，讓人想再啜一口。

然而，就像咖啡沖煮中的許多元素一樣，平衡是關鍵。雖然適量的鎂離子可以顯著改善咖啡體驗，但過高的濃度可能會導致不太理想的結果。過多的鎂離子可能會引入不必要的苦味，潛在地壓倒咖啡的天然風味。它還可能帶來鹹味，雖然少量時很有趣，但太明顯時可能會變得過於強烈和不愉快。此外，高濃度的鎂離子可能會增加口中的乾燥感，可能會降低咖啡的順滑度和整體享受感。

氯離子（Chloride）

氯離子（Chloride）是一種負電荷離子（陰離子），通常不會出現在用於沖煮咖啡的水中。由於其可能對咖啡機鍋爐造成有害影響，如各種類型的腐蝕，因此通常會避免其存在。因此，咖啡機的水處理過程通常涉及去除或過濾氯離子，以保護設備的壽命和性能。

儘管在咖啡機維護方面聲譽不佳，但氯離子對咖啡風味有著令人驚訝且顯著的影響。在我們廣泛的研究和品嚐實驗中，我們發現氯離子是最有趣且潛在最有益於提升咖啡感官特性的離子之一。當謹慎使用時，它展現出顯著提升咖啡體驗關鍵方面的能力。

氯離子對咖啡風味的主要貢獻包括：提升甜度：它能顯著增強杯中感知的甜度，為整體風味特性增添愉悅、圓潤的品質。改善圓潤度：氯離子有助於平滑咖啡味道中的任何尖銳邊緣，營造更平衡和諧的風味體驗。增加強度：它能夠放大咖啡固有的風味，帶來更濃郁、更飽滿的口感。

然而，如同咖啡沖煮中的許多元素一樣，關鍵在於找到適當的平衡。雖然適量的氯離子可以極大地改善咖啡體驗，但過高的濃度可能會導致不太理想的結果。當濃度過高時，氯離子可能會引入過度鹹味，壓倒咖啡的天然風味。它還可能帶來明顯的金屬味，影響咖啡的預期風味特性。

這些潛在的缺點突顯了在咖啡沖煮用水中添加氯離子時，精確控制和謹慎考慮的重要性。目標是利用其積極特性，同時避免過度使用可能帶來的負面影響。

鉀（Potassium）

鉀（Potassium）是一種陽離子，雖然在咖啡製作中較少被使用，但當存在時卻扮演著重要角色。它最常以碳酸氫鉀的形式出現，主要用於提供碳酸氫根離子。我們的廣泛研究表明，鉀對於提升咖啡的風味特性有顯著貢獻。它具有提高咖啡杯中甜度和口感的卓越能力，相較於鈣，其作用方式更為微妙和溫和。

儘管鉀的影響閾值比鈣低，但其效果仍然深遠。它能夠極大地改善咖啡的餘韻，在口腔中留下持久而愉悅的餘味。值得注意的是，它在達到這種效果的同時，不會引入過量使用鈣時可能出現的粉狀質地。這使得鉀成為微調咖啡感官體驗的絕佳選擇，特別是在需要微妙增強的情況下。

然而，就像咖啡沖煮中的所有元素一樣，平衡是關鍵。雖然適量的鉀可以顯著提升咖啡體驗，但過高的濃度可能會導致不太理想的結果。觀察發現，高濃度的鉀會為咖啡帶來不必要的苦味。此外，過量的鉀離子可能會產生明顯的金屬味，潛在地掩蓋了咖啡的天然風味。因此，在將鉀添加到咖啡沖煮用水中時，仔細考慮和精確測量至關重要，以確保利用其有益特性的同時，不會陷入負面影響。

鈉（Sodium）

鈉（Sodium）是我們在這次探索中的最後一種陽離子，它是一種極為普遍的離子，但其在咖啡沖煮中的作用常常被誤解。在日常生活中最常見的鈉形式是氯化鈉，也就是我們熟知的食鹽。在烹飪界，鹽無處不在，主要用於增強和強化味道。在咖啡方面，鈉扮演著同樣微妙的角色。它具有顯著提升甜度、增強明亮度以及為咖啡增添活力的能力。此外，鈉還可以幫助緩解感知的苦味，從而帶來更平衡的風味特性。

鈉最引人入勝的特性之一是它作為風味增強劑的能力。就像在烹飪中，一小撮鹽可以帶出菜餚的固有風味一樣，咖啡中少量的鈉可以提升和明確咖啡的天然特性。這種增強效果可以使果香更加明顯，花香更加清晰，整體複雜性更加突出。

然而，在咖啡沖煮中添加鈉時必須謹慎。雖然適量的鈉可以顯著改善感官體驗，但過高的濃度可能會導致不太理想的結果。高濃度的鈉可能會給咖啡帶來明顯的鹹味，可能會壓倒咖啡的天然風味。此外，過量的鈉還可能引入不必要的鮮味，使咖啡的風味特性偏離預期。

鈉與咖啡之間的關係是一種微妙的平衡，在增強和潛在減損之間的精妙舞蹈。當謹慎使用時，鈉可以成為打造更富活力、更甜美和更和諧咖啡的強大工具。

硫酸鹽（Sulfate）

硫酸鹽（Sulfate）是一種陰離子，在釀酒業廣泛用於增強啤酒花的特性，在咖啡風味的發展中也扮演著關鍵角色。這種多功能的離子展現出顯著的能力，可以增強和突出咖啡中的花香和柑橘味，為杯中咖啡增添深度和複雜性。此外，當硫酸鹽以適當的量存在時，還能貢獻一種微妙但平衡的苦味，可以增強整體的風味特性。

硫酸鹽對咖啡的影響是多方面的。它可以通過放大感知的酸度來增亮咖啡，特別是對於那些本身具有柑橘或花香特質的咖啡。這種增強可以帶來更加生動活潑的味覺體驗，提高香氣，並帶來更乾淨的餘韻。硫酸鹽帶來的溫和苦味還可以幫助平衡整體風味，為甜度和酸度提供對比，為整體風味特性增添層次。

然而，值得注意的是，硫酸鹽在咖啡中的益處高度依賴於其濃度。雖然適度的含量可以顯著改善感官體驗，但過量可能導致不理想的結果。高濃度的硫酸鹽可能會破壞風味的微妙平衡，潛在地使咖啡變得苛刻、澀口且過於苦澀。這可能會掩蓋咖啡的天然細微差別，導致飲用體驗不那麼愉悅。

因此，在為咖啡沖煮製作水質配方時，仔細校準硫酸鹽的含量至關重要。目標是利用硫酸鹽增強花香和柑橘味以及貢獻平衡苦味的能力，同時避免過度使用帶來的缺點。

檸檬酸鹽（Citrate）

檸檬酸鹽（Citrate ）離子來自檸檬酸，這種酸存在於檸檬和橙子等柑橘類水果中。檸檬酸賦予這些水果酸味，同時也可以增強咖啡中的柑橘風味特質。

當檸檬酸溶解在水中時，它會分解成氫離子（貢獻酸味）和檸檬酸鹽離子。檸檬酸鹽離子本身並沒有酸味，但它在溶液的整體酸度中扮演一定角色。你感知到的檸檬酸酸味主要是由氫離子的存在引起的，而不是直接來自檸檬酸鹽離子。

簡單來說，雖然檸檬酸鹽作為檸檬酸結構的一部分參與了酸味的形成，但實際的酸度和酸味主要來自檸檬酸釋放的氫離子。

碳酸氫鹽（Bicarbonate）

碳酸氫鹽（Bicarbonate）是一種常見於水中的離子，以其緩衝能力而聞名。這意味著它在維持水的pH平衡中扮演著至關重要的角色，通過中和酸性來實現。透過這種緩衝作用，碳酸氫鹽有效地降低了水的酸度，從而導致其pH值上升。這一特性使碳酸氫鹽成為水化學中的重要因素，特別是在咖啡沖煮方面的影響。

在咖啡的背景下，碳酸氫鹽具有多重功能，對最終的咖啡杯有顯著影響。首先，它作為一種平衡劑，工作在減少和調節咖啡的酸度。這種酸度的降低有助於形成更順滑、更圓潤的風味特徵，通常被描述為具有增加的醇厚度和改善的結構。碳酸氫鹽的存在可以幫助軟化刺激或過於明亮的風味，創造出更和諧的味覺體驗。此外，它還可以增強杯中咖啡的甜度感知，這對某些咖啡品種或烘焙程度特別有益。

然而，如同咖啡沖煮中的許多元素一樣，關鍵在於達到適當的平衡。雖然適度的碳酸氫鹽濃度可以顯著改善咖啡體驗，但過高的濃度可能導致不太理想的結果。碳酸氫鹽過多可能會導致咖啡天然酸度的過度中和。這可能會導致平淡或乏味的口感，使每種咖啡獨特的生動、細微風味變得模糊或完全消失。在極端情況下，高濃度的碳酸氫鹽甚至可能給咖啡帶來不愉快的鹼性味道，降低其整體品質和享受度。

磷酸鹽（Phosphate）

磷酸鹽（Phosphate）是一種陰離子，在平衡咖啡的酸度方面扮演著關鍵角色，但它不會像碳酸氫鹽那樣完全中和酸度。這種獨特的特性使磷酸鹽能夠在咖啡的風味特徵中維持一種微妙的平衡。當使用適量時，磷酸鹽可以增強咖啡的清晰度和活力，突出細微的風味差異，並提亮整體的味覺體驗。它充當風味增強劑，幫助更清晰地表達咖啡固有的特性。

然而，就像咖啡沖煮中的許多元素一樣，關鍵在於達到適當的平衡。雖然適度的磷酸鹽濃度可以顯著改善咖啡體驗，但過高的濃度可能導致不太理想的結果。過多的磷酸鹽可能會使咖啡的風味特徵變得平淡，減弱其複雜性和深度。此外，高濃度的磷酸鹽可能會給咖啡帶來不必要的乾澀感，可能會影響其順滑度和整體享受感。這種乾澀效果可能會在口腔中產生澀味，改變咖啡的口感和餘韻。

因此，在將磷酸鹽添加到咖啡沖煮用水中時，精確性和謹慎考慮至關重要。目標是利用其積極特性 – 平衡酸度和增強清晰度的能力 – 同時避免過度使用可能帶來的負面影響。

結論

為了更好地理解特定離子對咖啡的個別影響，我們進行了廣泛的三角測試、交叉品嚐和盲感官測試，參與者包括持證的Q級評鑑師、世界冠軍和其他咖啡及水質專家。

為了分離離子並評估其影響，我們進行了多次交叉參考測試，通過品嚐添加不同礦物質的同一種咖啡，如氯化鎂、硫酸鎂、碳酸鎂，以及氯化鈉、碳酸氫鈉和磷酸鈉。

通過品嚐只添加一種礦物質（或離子對）的同一種咖啡，我們能夠辨別每種離子的具體貢獻。例如，我們一致發現所有三種測試的鎂化合物—氯化鎂、硫酸鎂和碳酸鎂—都增強了咖啡的果香、甜度和明亮度。這表明鎂離子本身負責這些特性，因為它是這三種化合物的共同元素。風味特徵的差異則可歸因於伴隨的離子（氯離子、硫酸根離子和碳酸根離子），這使我們能精確理解每種離子的個別影響。

這些測試涵蓋了各種咖啡，包括不同的烘焙程度、產地、處理方法和沖煮技術，並涉及數十種不同的礦物質。

當我們能在盲品測試中持續識別出添加到咖啡中的礦物質，確定其濃度水平，並準確預測在咖啡中引入特定礦物質時的風味結果時，我們最終對我們的發現感到滿意。

要自行複製這些測試，可以使用批次沖煮機沖煮一大批咖啡。將咖啡分成八杯，每杯加入60到120 ppm的八種不同礦物質，每杯一種。在每個杯底做隱蔽標記，打亂順序，然後進行盲品測試。挑戰自己猜測每杯添加了哪種礦物質。

本文翻譯自The Role of Ions in Coffee