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2019-10-01低咖啡因咖啡如何產生？
598 期
Author 作者
林宇軒／從學術象牙塔逃離的化學系畢業生，樂於分享科學，在科學傳播的世界練功，希望和大家一起領略科學的力與美。
低因咖啡不是21世紀才有的需求
咖啡因的提神效果可說是人們離不開它的主要原因。咖啡因是一種中樞神經興奮劑，攝取咖啡因能使人不易感到疲累，還有提高注意力、減輕疼痛等效果。然而，咖啡因具有輕微的成癮性，讓人越來越不容易有提神效果，最終導致攝取過量，因此造成心悸或影響到睡眠，這也是為何低因咖啡成為越來越多人的選擇，消費者不僅可以適度攝取咖啡因，又能享受咖啡的香氣。
其實去除咖啡因的咖啡並不是21世紀才有的需求，早在20世紀初，來自德國、也是全球第一間賣低因咖啡的企業KaffeeHag（後來被美商併購並改名為Café Hag）便已開發這項產品，只不過當時喝低因咖啡的人不多。直到第二次世界大戰結束後，一種咖啡因含量較高的咖啡豆──羅布斯塔豆（robusta）崛起。然而，由於羅豆大量使用，很多人受不了高濃度咖啡因飲料，使低因咖啡的需求大增。
生活中常見的咖啡大多來自阿拉比卡豆（Coffea arabica），其全球生產量大約佔60%，因為其所泡出來的咖啡具有多樣的香氣與豐富的酸味，所以大多製作成各種精品咖啡。而羅布斯塔豆具有強烈的氣味與苦味，因此常製成混合咖啡或即溶咖啡，其全球生產量將近40%。此外，阿拉比卡豆大約含有1.2~1.5%的咖啡因，而羅布斯塔豆則是近兩倍，約2.2~2.7%。二戰後越來越多用羅豆製成的咖啡產品，但也因為咖啡因含量高而容易使消費者感到不適，許多生產商才開始投注資源開發低因咖啡產品。
用萃取法去除咖啡因
低因咖啡的製程大多是各家公司的商業機密，不過還是能從已公開的文獻資料和專利，得知常見的低因咖啡製造方式，只是其中的細節不得而知。常見去除咖啡因的方式都是使用「萃取法」，一般會先將生咖啡豆萃取去除咖啡因後，再進行乾燥、烘焙。常見的萃取方法大致可分三大類：溶劑萃取法（solvent decaffeination）、超臨界流體萃取法（CO2 decaffeination）以及水處理法。
溶劑萃取法
在70年代前，商業化量產販售的低因咖啡，只使用溶劑萃取法（圖二）。在那之前，科學家尚未清楚了解各種溶劑對人體的影響，因此許多現在認為對健康有疑慮或有致癌風險的溶劑都曾被廠商拿來萃取咖啡因，包括苯、氯仿與四氯化碳等，不過最常見的萃取溶劑還是二氯甲烷和乙酸乙酯。
根據處理步驟的不同，溶劑萃取法可分成直接溶劑萃取法和間接溶劑萃取法兩種。由於咖啡因在豆子內和綠原酸（Chlorogenic acid, CGA）結合，因此在開始萃取前，需先將乾燥的咖啡豆吸飽水份使兩者分離，才能有效地將咖啡因分子溶出。直接萃取法是直接將乾燥的生咖啡豆以水蒸氣蒸煮濕透，再將生豆浸泡在溶劑中，待溶出咖啡因後再取出並加熱，使溶劑和水分揮發掉；而間接萃取法則是將生豆放入熱水中煮，溶出咖啡因和各種氣味分子，煮咖啡豆的水再另外與溶劑充分混合，讓咖啡因溶入溶劑中，去除溶劑後再用剩下的水沖洗生豆好讓氣味分子能再度回到豆子中，最後再瀝出、烘乾。
說到咖啡因萃取溶劑，二氯甲烷在70年代前可說稱霸了低因咖啡產業，是公認最好用的溶劑。除了萃取成效相當不錯之外，其無色、沸點39.6°C容易揮發，又不易燃燒的特性，使得製程相當有效且安全。但諷刺的是，二氯甲烷最後被屏棄不用的原因，並不是因為發現可能具有致癌性，而是當年被懷疑可能是臭氧層破洞的元兇之一。......【更多內容請閱讀科學月刊第598期】