咖啡風味不是咖啡因決定的！研究揭開烘焙過程中的苦味調節機制

撰文＝編輯部

許多人以為咖啡的苦味主要來自咖啡因，但德國萊布尼茲食品系統生物學研究所（Leibniz Institute for Food Systems Biology）與慕尼黑工業大學（Technical University of Munich）研究團隊，於2026年5月28日發表在美國化學學會（ACS）旗下《農業與食品化學期刊》（Journal of Agricultural and Food Chemistry）的研究顯示，咖啡因雖然本身具有明顯苦味，卻在咖啡複雜的化合物環境中被一種名為「類黑精（Melanoidin）」的高分子物質大幅削弱苦感，苦味強度甚至下降約一半。研究也解釋了為何咖啡喝起來不像純咖啡因溶液那般帶有明顯藥味與刺激感。

研究團隊利用核磁共振（NMR）分析及感官測試發現，咖啡因會與咖啡烘焙過程形成的類黑精產生分子交互作用，降低可自由存在的咖啡因比例，進而減弱其對苦味受器的刺激。

咖啡因明明有明顯苦味，為什麼咖啡喝起來沒那麼苦？

咖啡因一直被視為咖啡的重要苦味來源之一。不過咖啡中的苦味其實來自多種化合物，包括綠原酸內酯（Chlorogenic Acid Lactones）、苯基茚（Phenylindanes）及其他烘焙產物，因此咖啡因並非唯一的苦味來源。

研究團隊首先以額外添加咖啡因的研磨咖啡進行測試，結果令人意外：在一般咖啡條件下，即使額外加入咖啡因，受試者仍難以察覺其帶來的苦味變化。當研究人員進一步將咖啡因加入無咖啡因研磨咖啡中時，也未發現苦味顯著增加。只有當咖啡因濃度提高至12.5 mmol/L、已超出一般咖啡天然含量範圍時，受試者才明顯察覺額外的苦味與藥感。

綠原酸複合體並非苦味降低主因

過去學界普遍認為，咖啡中的綠原酸（Chlorogenic Acid）會與咖啡因形成「咖啡因－綠原酸複合體」，進而影響風味表現。

為驗證這項理論，研究團隊利用核磁共振技術分析咖啡因與綠原酸的結合狀況。結果證實兩者確實會透過π-π堆疊作用形成分子複合體，但感官測試顯示，這種結合幾乎不會改變咖啡因的苦味強度。

研究中，純咖啡因溶液的苦味強度被設定為5分，而加入等量綠原酸後的複合體苦味仍達4.8分，差異並不顯著。這意味著，長期被認為可能影響咖啡苦味的「咖啡因－綠原酸複合體」，其實並非苦味降低的主要原因。

真正的幕後主角：烘焙產生的類黑精

研究焦點最終轉向咖啡中的高分子物質「類黑精（Melanoidin）」。

類黑精是咖啡豆烘焙時，梅納反應（Maillard Reaction）產生的大型褐色聚合物，也是咖啡深色外觀的重要來源。研究人員從咖啡中分離出分子量超過1萬道爾頓的類黑精組分，再與咖啡因進行實驗。核磁共振結果顯示，類黑精濃度越高，咖啡因訊號變化越明顯，可自由移動的咖啡因訊號最高下降約62%，顯示大量咖啡因可能與類黑精形成複合體，證明兩者存在強烈分子交互作用。

研究進一步發現，類黑精中的咖啡酸、阿魏酸及對香豆酸等酚酸結構，可能參與咖啡因與類黑精之間的非共價交互作用。這種作用力相對較弱，類似暫時性的吸附效果，使部分咖啡因被包覆在類黑精周圍，較不容易直接接觸味覺受器，因此苦味感受也隨之降低。

從圖表的B組測試可以發現，隨HMW濃度增加，咖啡因NMR訊號逐漸變寬、峰值下降，顯示兩者交互作用增強。（圖片來源：Journal of Agricultural and Food Chemistry）

苦味直接砍半！受試者：喝起來更像咖啡、不像藥

感官測試結果顯示，單純咖啡因溶液苦味強度為5分，而當咖啡因、綠原酸及類黑精以天然咖啡中的比例共同存在時，苦味評分下降至2.5分，幾乎減少一半。

更值得注意的是，受試者不只感受到苦味減弱，也認為苦味性質產生改變。受試者普遍描述，複合體帶來的苦味較為溫和、圓潤且具有典型咖啡風味；相較之下，純咖啡因則呈現明顯的藥物感、鹼類刺激感與尖銳苦味。

研究團隊推測，除了π-π分子作用外，咖啡因還可能透過疏水作用與氫鍵和類黑精結合，使可直接接觸味覺受器的自由咖啡因減少，進而降低苦味感知。

不只是解謎，更可能改變未來咖啡產業

研究團隊認為，這項成果有助於從分子層級解釋咖啡為何不會呈現純咖啡因般強烈苦味的現象。

未來若能進一步了解不同烘焙程度下類黑精的組成與功能，食品產業有機會透過精準調控或添加特定類黑精成分，改善即溶咖啡及其他咖啡產品的苦味表現與整體口感。

研究團隊也指出，類黑精本身來自咖啡烘焙過程，不同烘焙條件可能形成不同結構的類黑精，進而影響其與咖啡因的結合能力。未來若能進一步釐清哪些類黑精最具苦味抑制效果，將有助於開發風味更平衡、接受度更高的咖啡產品。

研究結果顯示，人們每天喝下的那杯咖啡，其風味其實並非單純由咖啡因決定，而是來自數百種化學成分之間複雜而精巧的分子互動。

審稿編輯：林玉婷

參考資料

▶Journal of Agricultural and Food Chemistry：Impact of Interactions between Melanoidins and Caffeine on the Bitter Taste of Coffee Beverages