APAX 離子金字塔

離子在咖啡中的角色

背景Background

經過多年研究水對咖啡風味的影響，我們在2021年底得出結論：這種影響源於水中個別礦物質，特別是每種存在的離子所扮演的角色。

這種方法至今仍很大程度上是一種革新的方式用於探討水這個令人著迷且複雜的主題。早期的咖啡文獻以較簡單的二元方式看待水，通常只考慮了少數幾種特定的離子（主要是鎂、鈣、碳酸鹽和碳酸氫鹽），並將它們分為兩類：總硬度（鎂 + 鈣）和鹼度（碳酸鹽 + 碳酸氫鹽）。我們發現這種簡化方法存在一些缺陷，最主要的原因之一是它忽略了許多水中存在的其他離子。

在液態介質中，離子可以自由且單獨地移動。然而，在固態形式中，它們必須與其他帶有相反電荷的離子結合（正電荷與負電荷結合，反之亦然）。這意味著你不能單獨將固態的鎂或鈣加入水中 — 它們必須與其他離子如氯化物、硫酸根或碳酸根等配對。

許多不屬於總硬度/碳酸鹽硬度（GH/KH）類別的離子常常被忽視。我們相信，每一個存在於水中的離子都會影響咖啡杯中最終的風味，並扮演著關鍵角色。我們花了許多年，試圖更好的理解個別離子如何影響咖啡。

什麼是APAX離子金字塔 ＆如何解讀它 ？

讓我們來介紹APAX離子金字塔 — 這是一個我們創建的框架，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。

通過搜集大量業界專家品鑒的數據，我們為每種離子及其在咖啡中的作用建立了一個精確的剖析資料。

每種離子在正確的用量下，都可以為咖啡帶來正面屬性的影響。然而，過高的濃度會導致負面效果。這與在食物中加入鹽和檸檬汁類似：第一撮鹽或第一滴檸檬汁通常是有益的，但隨著加入量增多，這些好處會逐漸遞減，直到過量後產生負面效果。

我們專注於理解每種離子能帶給咖啡的正面和負面影響。這些資訊對於嘗試改善咖啡時別有幫助，如果你知道哪種離子可以使咖啡更甜或更重，你就能精確地知道應該添加什麼。

反之，如果你的咖啡顯示出乾澀的跡象並缺乏酸度，那有可能是因為你已經達到了離子濃度的極限，你會知道應該減少哪種離子來解決這個問題。

對於每種離子如何影響咖啡風味的精確了解，可以成為你資料庫中的新工具之——並且可能是一項最強大和精確的工具。

個別離子的影響 The Individual Impact of Ions

鈣 Calcium

鈣是一種帶正電的離子（陽離子），在水中無處不在，是天然水源中最常見且最具影響力的礦物質之一。它的存在在塑造咖啡感官特徵中扮演著至關重要的角色。當正確使用時，鈣是一種非常有效且寶貴的工具，可以提升整體咖啡體驗。鈣具有使咖啡更加濃厚，以及創造出更為豐富的口感的特性，這是許多咖啡愛好者所欣賞的特質。此外，鈣還會增強咖啡中的甜度，經常帶來更為圓潤和愉悅的風味特徵。

鈣最有趣的影響之一是它傾向於強調咖啡中的特定水果風味。它對突顯紅色、粉紅色和紫色水果風味調性特別顯著，例如水果風味中的草莓、覆盆子、櫻桃，甚至更具異國情調的水果，如石榴或李子， 這些風味可以為咖啡增添深度和複雜度。具體風味形容取決於咖啡的產地、處理方法、品種和烘焙特徵等。

然而，在使用鈣時請務必小心，因為它的效果需要精準的評估以達到細緻的平衡。雖然適量的鈣能提升咖啡的品質，但過多的鈣會迅速導致不理想的結果。鈣過濃會導致咖啡呈現乾燥、粉質的質地口感，削弱咖啡原本的順滑度。這種過度的乾燥感特別容易在餘韻中被察覺，會在口腔中留下不適感。

鎂 Magnesium 

鎂是水中另一種常見的陽離子，在塑造咖啡的風味特徵方面扮演著重要角色。作為一種強效的風味增強劑，它有助於打造更明亮、更有活力的咖啡風味特色。鎂的影響尤其體現在它突顯水果風味的效用上，常常能帶出令人愉悅的柑橘、熱帶水果和核果類型的風味。這些水果風味可以從橙子和萊姆(青檸檬)概括到充滿異國情調的芒果和木瓜，甚至包括細膩的桃子和杏桃底蘊的風味。

鎂的存在往往會提升咖啡的整體複雜度，使其在風味上更具趣味度與變化性。它可以增強正面的酸質感知，營造出許多咖啡愛好者所欣賞活潑調性、清爽的風味感受。這種明亮感通常可創造出更乾淨、更清爽的結尾，留下令人愉快的餘韻，讓人忍不住想再喝一口。

然而，正如在咖啡沖煮中的許多元素一樣，平衡是關鍵。適量的鎂可以顯著改善咖啡體驗，但過高濃度可能導致不理想的結果。過多的鎂可能帶出不討喜的苦味，甚至可能會壓制咖啡的天然風味。它也可能會帶來一些鹹味，這種味道在少量時可能是有趣的，但如果過於明顯，會變得令人不快。此外，高濃度的鎂還會增加口腔中的厚重乾燥感，可能會削弱咖啡的順滑度和整體好感。

氯化物 Chloride

氯化物是一種帶負電的離子（陰離子），在咖啡沖煮用水中相較不常見。由於它可能對咖啡機鍋爐造成腐蝕性損害，所以其存在通常會被避免。因此，義式咖啡機的水處理過程通常涉及去除或過濾氯化物，以保護設備的性能和延長使用壽命。

儘管在義式咖啡機維護方面，氯化物的聲譽不佳，但它對咖啡風味卻有著意想不到且顯著的影響。在我們的廣泛研究和品嚐實驗中，我們發現氯化物是具趣味性且可提升咖啡感官特徵的有益離子之一。在合理的使用情況下，它展現出提升咖啡關鍵體驗特性的顯著效力。

氯化物對咖啡風味的主要貢獻包括：
增強甜味：氯化物可以顯著提升咖啡的甜度感知，為整體風味特徵增添一種令人愉悅的圓潤感。
改善圓潤度：氯化物有助於修飾咖啡中的刺激性和尖銳風味，促使咖啡風味體驗更為平衡與和諧。
增加強度：它能放大咖啡固有的風味，帶來更濃郁和飽滿的口感。

然而，與咖啡沖煮中的許多元素一樣，關鍵在於找到正確的平衡。適量的氯化物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。在高濃度時，氯化物可能會帶來過度的鹹味，壓制住咖啡的天然風味。它還可能帶來明顯的金屬味，削弱原本預期中的咖啡風味特徵。

這些潛在的缺點強調了使用含有氯化物離子調配水質時，慎重考慮以及精準控制劑量的重要性。調配的目標是利用它的正面特性，同時避免因使用過量而產生的負面影響。

鉀 Potassium

鉀是一種陽離子，雖然在咖啡範疇中相較不常被使用，但當存在時有著重要的影響力。因為調配水時對碳酸氫根離子的運用的需求，我們最常以碳酸氫鉀的形式接觸到鉀離子。我們的廣泛研究表明，鉀對提升咖啡的風味特徵有著顯著的貢獻。它具有提升咖啡甜度和濃厚度的非凡能力。相較於鈣離子，鉀離子可以以更細緻和溫和的方式達成這些成果。

雖然鉀的影響門檻低於鈣，但其效果同樣深遠。它具有顯著改善咖啡餘韻的能力，創造出一種持久且愉悅的尾韻，能夠在口腔中停留。值得注意的是，它能做到這一點而不會帶來鈣過量使用時可能出現的粉質感，這使得鉀成為微調咖啡感官體驗的理想選擇，特別是在需要進行細微增強的情況下。

然而，與咖啡沖煮中的所有元素一樣，平衡仍然是關鍵。適量的鉀可以顯著提升咖啡體驗，但過高的濃度可能導致不太理想的結果。高濃度的鉀可能引入不必要的苦味。此外，過量的鉀還可能帶來明顯的金屬味，這可能會掩蓋咖啡的天然風味。因此，在將鉀加入咖啡沖煮用水時，需要謹慎考慮和精確測量，以確保其有益屬性被利用，同時避免達到負面效果的臨界點。

納 Sodium

鈉，是我們在這次探討中的最後一個陽離子，是一種極為常見的離子，其在咖啡沖煮中的作用經常被誤解。在日常生活中最常見的鈉形式是氯化鈉，也就是人們熟知的食鹽。在烹飪界，鹽無處不在，主要用於強化風味。在咖啡中，鈉同樣扮演著一個微妙的角色。它具有增強甜味、提升亮度以及為咖啡增添活潑調性的不凡之力。此外，鈉還能幫助減輕苦味的感知度，從而使風味更加平衡。

鈉最有趣的特性之一是其作為風味增強劑的能力。就像在烹飪中一撮鹽可以突顯一道菜的內在風味一樣，在咖啡中少量的鈉也能提升咖啡本身富有的特色，並且提高清晰度。這種增強效果可以使水果味更突出，花香更加明顯，並且整體的複雜性度更為顯著。

然而，在將鈉融入咖啡沖煮過程時必須謹慎。雖然適量的鈉可以顯著改善感官體驗，但過高的濃度可能導致不太理想的結果。高濃度的鈉可能使咖啡帶有明顯的鹹味，可能會壓過咖啡本身的既有風味。此外，過量的鈉還可能帶來不必要的鹹味，改變咖啡的風味屬性，使其偏離預想呈現的特質 。

鈉與咖啡之間的關係是一場增強與削弱之間的微妙平衡。當合理使用時，鈉可以成為打造更加生動、甜美和和諧的咖啡的利器之一。

硫酸鹽 Sulfate

硫酸鹽是一種在釀造行業中廣泛使用的陰離子，常用於調發啤酒中啤酒花的特性，它同樣在咖啡風味的展現中扮演著重要的角色。這個多功能的離子展現了突顯咖啡中花香和柑橘風味的特性，為咖啡增添了深度和複雜度。此外，硫酸鹽還能提供一種微妙但平衡的苦味，在適當的濃度下，這種苦味能夠用於提升整體風味特徵。

硫酸鹽對咖啡的影響是多面性的。它能通過放大酸的感知度來增添咖啡明亮度，特別是在具有柑橘或花香特質的咖啡中。這種增強效果可以帶來更為活躍的風味體驗，伴隨著更強烈的香氣和更乾淨的收尾。硫酸鹽所帶來的溫和苦味還能協助調和風味，為甜度和酸度提供另一種對比，在整體風味特徵上增添一份層次感。

然而，需要注意的是，硫酸鹽在咖啡中提供的優點取決於其濃度。雖然適量的硫酸鹽能顯著改善感官體驗，但稍微過量使用即會導致不理想的反效果。過高濃度的硫酸鹽會破壞細緻度與風味平衡，可能使咖啡觸感變得粗糙、澀口且過度苦澀。這可能會使咖啡的原有風味與細膩度蕩然無存，導致整體飲用體驗不佳。

因此，在設計咖啡沖煮用水的水質調配時，仔細校準硫酸鹽的濃度至關重要。理想的目標是利用硫酸鹽增強花香和柑橘風味並提供平衡的苦味，同時避免過度使用造成的缺點。

檸檬酸根 Citrate

檸檬酸根離子來自檸檬酸，而檸檬酸是檸檬和橙子等柑橘類水果中含有的酸。檸檬酸賦予這些水果酸味，並且也能增強咖啡中的柑橘風味調性。

當檸檬酸溶解在水中時，它會解離成氫離子（這些離子貢獻了酸味）和檸檬酸根離子。檸檬酸根離子本身並沒有酸味，但它在溶液的整體酸度中起著一定的作用。您所感受到的檸檬酸的酸味主要是來源於氫離子的存在，而不是直接由檸檬酸根離子所引起的。

簡而言之，雖然檸檬酸根離子在檸檬酸結構中與酸味有關，但實際的酸度和酸味主要來自檸檬酸釋放的氫離子。

碳酸氫根 Bicarbonate

碳酸氫根離子是水中常見的一種離子，以其緩衝能力著名。這表示它是維持水中pH值平衡的關鍵離子。通過中和酸性物質，碳酸氫根有效地降低了水的酸度，從而提升了其pH值。這個特性使碳酸氫根在水化學中具有重要影響力，尤其針對咖啡沖煮水的影響。

在咖啡範疇裡，碳酸氫根有多重功能，深刻的影響著咖啡的最終風味。首先，它作為平衡劑，可以減少和調節咖啡中的酸值。這種酸度的降低有助於形成更滑順、更圓潤的風味輪廓，通常被描述為具有更厚實的口感和更好咖啡結構。碳酸氫根的存在可以修飾過於刺激或尖銳的風味特徵使其變得柔和，創造出更為和諧的感官體驗。此外，它還能加強杯中甜味的感知，特別有利於特定的咖啡品種和烘焙方式。

然而，如同咖啡沖煮中的許多元素一樣，關鍵仍然在找到適當的平衡。雖然適量的碳酸氫根可以顯著改善咖啡體驗，但過高的濃度可能導致不理想的結果。碳酸氫根過多可能使咖啡中的酸值過度中和，導致風味變得平淡或沉悶，進而削弱或喪失掉不同種咖啡中獨特的活潑調性與細膩特質。在極端狀況下，高濃度的碳酸氫根甚至會帶給咖啡不愉快的鹼味，降低咖啡整體品質和好感度。

磷酸鹽 Phosphate

磷酸鹽是一種陰離子，在咖啡中扮演著另一個平衡酸值的角色。但不同於碳酸氫根那樣徹底的中和所有酸度，磷酸鹽可以在不完全抹滅掉所有酸度的狀況下維持酸值的平衡。這個獨特的特性使磷酸鹽能夠在咖啡的風味特徵中達成微妙的平衡。當適量運用時，磷酸鹽可以提升咖啡的清晰度和活潑度的展現，帶出更多的細節，並使整體口感更加明亮。它可作為風味增強劑，並有助於更清晰地表現出咖啡固有的特徵。

然而，與上述不斷強調的諸多咖啡沖煮元素一樣，適當的平衡永遠是關鍵。適量的磷酸鹽有助於改善咖啡體驗，但過高的濃度可能導致相反的缺點。磷酸鹽過多可能會使咖啡的風味特徵變得平淡，屏蔽好的複雜度和層次。此外，高濃度的磷酸鹽可能會使咖啡帶有不必要的乾澀感、削弱咖啡的順滑度和好的品飲體驗。這種乾澀的影響在口腔中也會呈現為收斂感，改變咖啡的口感和餘韻。

因此，在將磷酸鹽加入咖啡沖煮用水時，慎重評估與精準的掌控用量是重要的。目標是利用其平衡酸度和增強清晰度的正面特性，同時避免因過度使用而造成的負面影響。

研究方法 Methodology

為了更好地了解特定離子對咖啡的個別影響，我們與擁有 Q Graders認證的專業人士、世界冠軍以及其他咖啡和水質專家一起進行了大量的三角杯測、以交叉品鑒以及盲測的方式進行感官品評。

為了分離離子並評估其效果，我們進行了多次交叉比對測試，透過品嚐添加不同礦物質的相同咖啡，例如氯化鎂、硫酸鎂、碳酸鎂，以及氯化鈉、碳酸氫鈉和磷酸鈉等，來比對陰陽離子的差異。

通過品嚐只添加一種礦物質（或一對離子）的相同咖啡，我們能夠辨別每種離子的具體貢獻。例如，我們一致發現測試的所有三種鎂化合物——氯化鎂、硫酸鎂和碳酸鎂——都增強了咖啡的水果味、甜味和明亮度。這表示鎂離子本身可能是強化這些特徵的主要原因，因為它是三者之間的共同元素。由此產生的風味特徵差異則可以歸因於伴隨的離子（氯化物、硫酸鹽和碳酸鹽等），這使我們能夠精確理解每個離子的個別影響。

這些測試是在多種咖啡上進行的，包括不同的烘焙程度、產地、處理法和沖煮方式，並涉及了數十種不同的礦物質。

我們最終達成了能在不同盲測回合中，穩定且重複的辨識出所添加的礦物質、所使用的濃度，並且可以在添加特定礦物質前準確的預判可能會造成的風味結果。

如果您想自己重複這些測試，建議使用一個大容量的美式咖啡機沖煮一批咖啡。將咖啡分成八杯，然後在每個杯中加入60到120 ppm的八種不同礦物質，每杯只添加一種礦物質。在每杯底部做上隱蔽的標記，然後隨機打亂進行盲測。挑戰自己猜測每杯咖啡中所添加的是哪種礦物質。

本文由（Simon Gautherin）撰寫，他是一位咖啡品質鑑定師（Q Arabica Grader），Zest Coffee 的培訓與教育訓練負責人，以及APAX LAB礦物調劑的設計者。我想向那些為這篇文章貢獻了專業知識和見解的人表示衷心的感謝：Amy Chang，來自台灣的Doemens認證品水師和咖啡品質鑑定師（Q Arabica Grader）；Young Baek，2023年世界盃杯測賽冠軍；Carlos Escobar，2021年世界盃咖啡沖煮賽第四名；Jamie Thomson，Golden Brown 的咖啡總監和熱衷於水質研究的水愛好者；Monika Fekete，化學科學家和水質專家；以及Amy Ruse，她設計並製作了本文中使用的圖表和框架。你們的寶貴貢獻極大地豐富了這篇文章，我深表感謝。

翻譯的初衷是希望水的相關訊息，能夠更快速的在資訊相較慢且少的中文世界裡，可以讓更多人能取得資訊。
至於內容是否完全認同，我覺得任何實驗在不同地區、文化、甚至基因背景下多少一定會有差異。例如鉀離子的部分，可能我與作者的測試結果差異較大。
但是多數的內容仍是可貴且值得大家自己去嘗試後再下結論的。
真的要非常感謝Simon 願意無私的分享這些內容，畢竟同樣研究水質多年的我，完全可以體會這過程是多麽花費個人的時間、成本、以及資源等。
所以但凡願意分享的這份心，就足以讓我也盡一份力，轉化為我熟悉的語言。藉此打開更多族群的人共同探討水這項神秘、複雜卻有趣的議題。

這篇文章是由品水師 Amy.C 進行中文翻譯，如需轉載請註明出處，謝謝。