年初我們 提到 分享了IT專業人士對咖啡的特殊愛好，並介紹了為其忠實粉絲開發的開源項目。今天我們在Beeline Cloud決定深入探討「咖啡口味指標」的歷史：科學家和工程師如何嘗試找到這款飲品的最佳烹調方法，以及數學家和生物化學家正在進行哪些研究。
說起來，我們還推出了最新的「DIY閱讀」精選內容：天氣陰沉，可能會有神經網絡 — 資料集危機與機器視覺的阿基里斯之踵.
最初是啤酒
在16世紀（及更早時期），歐洲的飲用水質引發了懷疑。高人口密度和污染的來源使其潛在危險。 在這背景下，對許多居民來說，成為更實用的替代選擇，這不令人意外，他們選擇了低度酒飲料——首先是啤酒。以現代標準來看，這種情況看起來幾乎是矛盾，但與水相比，它被認為是對健康較弱的成年人更安全的飲料。熱量含量也發揮了重要作用：啤酒成為對於那些生活與艱苦體力勞動相關的人們的可用能源。正因如此，「液體麵包」特別牢固地融入了黑工、工匠和海員的日常生活中。不過，大量飲用酒精，預料會對生產力和「頭腦清醒」產生不良影響。
因此，當咖啡開始在歐洲傳播時，人們首先認為它是安全的、有效的酒精替代品。它能保持清醒並維持工作能力，同時不會引起醉態。後來，工廠主們自己鼓勵工人用咖啡代替啤酒，這種曾經充滿異國風情的飲料——咖啡能幫助工人在夜班時工作，並減輕飢餓感。詞語我們的現代人、公眾人物和學者馬克·彭德格拉斯：『早餐咖啡取代了啤酒湯做早餐».
談及歐洲知識分子，對他們而言，咖啡相當快就成為知識與商業文化的重要組成部分。習慣在杯中濃郁的黑色飲料旁進行長時間的對話，逐漸將咖啡館轉變為交換觀念的特殊場所。他們經常被稱為「便士大學」。», 在這裡，學者、哲學家、政治家和企業家討論著當前熱點問題，分享知識。這種場所還經常聚集著商人、經紀人、船主和保險商——他們討論即將出發的航線，研究股票行情，甚至能在咖啡桌旁直接簽訂合同和交易。實際上，咖啡館履行了早期商業樞紐的職能，後來成為了英國最大金融機構的基礎，包括倫敦證券交易所和洛伊德.
咖啡愛好者沒有目標，只有路徑 [通往理想咖啡]
不令人意外，隨著咖啡的普及度增長，其消費者越來越常嘗試用不同方法烹煮，試圖達到「理想」的沖泡。最初，重點並不在全面展現風味特徵和優化其獨特組成部分，而是在烹飪技巧.
那麼，在十九世紀的法國出現了早期的版本滴濺法據說第一台這樣的咖啡機是由巴黎大主教讓-巴蒂斯特·德·貝魯瓦在1800年發明的。結構代表 本身是一個三段式設備：上部是裝水的隔間，中間是裝有金屬或瓷器咖啡濾網的隔間，下部是裝成品飲料的隔間。 方法的優點在於 體驗到更柔和的口感；更少的沉澱意味著更少的苦味。
相反地，部分發明家尋求讓咖啡更濃郁和飽滿的方法。因此，在1852年，法國人梅耶和德爾福熱取得了第一個法式壓濾機。這款設備讓咖啡能夠保留最多的咖啡油脂，使沖泡出的咖啡更顯豐潤醇厚。不過，早期的法式壓濾機與我們所熟悉的型號有所不同。那是一個包覆著麻布的金属壓壺，壓板可以移動。現代風格的法式壓濾機開始逐漸採用。僅僅在1929年，當義大利工程師卡利馬尼與蒙埃塔提出一種圍繞活塞周邊裝有金屬網格和彈簧的結構時——這項解決方案使濾網能夠更緊密地固定，並更有效地過濾出濾渣。
大約在十九世紀中葉，熱心者們開始嘗試實驗和可溶咖啡 — 正在尋找最佳處理及沖泡方法。蘇格蘭公司 T & H Smith 的專家們是早期嘗試之一，他們於 1840 年開發了專用咖啡濃縮液。
生產過程相當簡單：首先用常規方法泡製飲料，接著蒸發四分之一，然後與菊苣提取物和糖漿混合。僅需將一兩茶匙香精在開水中攪拌，即可得到一杯咖啡[儘管專家表示，從口味上來說，這款飲料更像香氣糖漿]。
新西蘭的香料商人戴維·史崔恩在1889年又嘗試了一次。他決定用熱空氣曬乾穀粒，直到它們開始變成粉末。正如咖啡專家所言，這種方法使產品輕易便於運輸，但它的味道仍然有待改進。史崔恩在紐西蘭的創新產品商業成功不高，很可能證實了這一觀點。
在1908年，德國人梅麗塔·本茨提出了另一種泡咖啡的方法。她取得了咖啡濾器的專利，這實際上是一個用吸水紙製成的漏斗。得到的飲料很純淨，而且與其他泡咖啡技術相比，它的味道不那么苦。
當然，法國和德國並非僅有的嘗試提供新式煮咖啡方法以充分展現咖啡風味的國家。例如，1933年一位義大利工程師設計了噴氣式咖啡機，而其子於1946年開始了這款設備的工業生產和銷售。其咖啡風味濃烈且醇厚，雖然帶有苦味。
「黃金配方」
到了二十世紀後半葉，咖啡文化已經擴散到世界各地，出現了越來越多的專業組織，從專業角度研究這種飲品的特點。因此，美國國家咖啡協會決定將咖啡產業與精確科學「結盟」，並在五十年代初創立了咖啡沖泡研究所（CBI）。在這裡，他們開始從熱力學和物質萃取原則的角度研究製作方法。
組織的第一位總裁是生物化學家和食品科技師愛爾斯頓·洛克哈特。正是他在1957年提出了理想咖啡的公式，今天我們稱之為「黃金高腳杯». 他的發現發表在科學作品中，在那裡他提出了所謂的品管圖泡茶她允許在不進行品嚐的情況下判斷咖啡的風味，依據的是飲料中溶解物質的百分比（TDS）。該方案描述了飲品的感官特徵，從其濃度、苦味和密度的角度出發。洛克哈特認為，理想的濾掛咖啡具有1.15–1.45%的TDS和18–22%的萃取率。
科學咖啡基金會執行長彼得·朱利安諾 (Peter Juliano)命名了洛克哈特的研究「所有現代對萃取的觀點的基礎». 且依其見，此方法成為烹製咖啡的突破：『這個發現為專業人士提供了一個完善的工具，透過它可以判斷咖啡是否正確燒煮。».
一千零一種風味
洛克哈特經典圖表長時間被認為是咖啡產業專業人士和普通家庭沖泡飲品愛好者的重要工具。然而在過去幾十年裡，專家、學者和咖啡愛好者已經提出了數十個甚至數百個新的風味描述和特性。
1995年，美國精品咖啡協會SCAA) 發表了她的「風味輪」，這個工具可以描述飲品的風味超過一百個特徵：不僅僅是「濃烈」或「理想」，還能標記出其中的檸檬酸和蘋果酸，強調腰果和花生，甚至可以將風味與橡膠或紙板__JHSNS_SEG_27c41152_100__相比。。而加利福尼亞大學戴維斯分校的專家們在2023年提出了他們的研究，在其框架內研究了2020年和2021年發表的、專注於咖啡製作問題的科學著作。基於這些研究，他們總結了超過32,000關於感官特性的描述和324個指標（化學和物理指標）。
同時也應考慮洛克哈特創作其圖表的歷史背景。研究者依據 關於中世紀的儀器：水銀氣壓計、水銀溫度計和其他當時的測量儀器。以現代標準來看，它們的精度非常有限，特別是與當前的數字分析系統相比。更重要的是，現在的研究者有權限使用在洛克哈特時代根本不存在的方法和設備。例如，在 的科學工作中 2020年美國專家使用了數位折光計——一種能夠以高精度測量飲料中溶解物質濃度的儀器。顯然，這類工具使分析泡茶過程的能力顯著提升，遠超半世紀前的水平.
對習慣性方案的新視角
在 2020 年，來自同樣的戴維斯加利福尼亞大學的研究團隊提交了 一篇科學論文，其中號召重燃關於「黃金標準」的討論。他們挑選了118名咖啡愛好者，讓他們品嚐不同濃度和萃取程度的飲品。結果顯示，對許多人來說，那些超出洛克哈特標示的「最佳風味區域」參數範圍的選項更為偏好。
接下來他們的研究 於2023年出現 — 在其中專家們提出多個圖表來取代「黃金標準」。首先研究人員招募了志願者並將他們分為12人的小組。接下來幾週內，學者們詢問品嚐者他們如何理解某種聯想：「你對酸味或芥末味的理解是什麼？」。目的是讓每個小組的參與者對特定描述詞有一致的理解。只有在這之後，他們才開始提供各種咖啡品種讓他們品嚐並詢問他們的感想。
依據收集的數據，科學家們能夠建立一個考慮苦度、酸度、密度和粘稠度，以及柑橘、甜味、焦味和其他風味的沖泡控制感應方案。另一個方案反映了咖啡的感官屬性和沖泡時的消費者偏好。他們還提出了一個洛克哈特方案的變體，其中心不是「客觀最佳風味」，而是「經典風味」，而角落則分佈著「酸味和柑橘味」、「苦味和焦味」、「甜味」和「類似茶味」的描述區域。新的方案作為風味指導標，並不認為超出「最佳參數」範圍必然會損壞飲品。
然而加利福尼亞大學戴維斯分校的專家們並非唯一嘗試提出他們自己的「黃金杯」配方的人。2020年，來自美國、英國、瑞士、愛爾蘭和澳洲的學者發表了研究，在這個框架中，他們嘗試發現他們認為最適宜的製作意式咖啡的參數。他們首先建立了一個描述製作過程中水與咖啡藥片如何互動的數學模型。接著，團隊使用美國精品咖啡協會提出的經典配方進行了一系列實驗，逐步改變關鍵參數：研磨度、飲品容量和咖啡機壓力。專家們得出結論認為，使用較少的咖啡豆和粗研磨度效果更好。所提出的製作方法使咖啡用量減少了四分之一，同時顯著提升了風味。
不過研究並不限於實驗室測試。作者們在實際咖啡館中驗證了這個方法。最初，咖啡館按照標準方案製作意式濃縮咖啡：每份使用20克磨碎的咖啡，成本約為50美分。過渡到新方法後，咖啡師開始僅使用15克粗磨咖啡。結果，每杯咖啡的成本降低了約13美分，同時飲品的口味特徵也得到了改善。
看起來，尋找「完美」的咖啡器具和烹飪方法還遠遠沒有結束。近年來，研究人員越來越關注冷泡咖啡——已經提出使用真空循環進行冷萃取出和超聲波冷泡的方法。。所以對於喜歡了解當代趨勢的飲品愛好者來說，實驗的空間幾乎是無限的。或者像老一輩人一樣，在舊式的珐瑯咖啡壺裡倒入沸水，也無需擔心任何「黃金標準」.
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