水是萃取咖啡的重要元素，一杯冲煮好的咖啡（除espresso外），其中有百分之98以上的成分是水，所占的比例相当可观。而我们日常冲煮咖啡所使用的水有许多种类，举凡如RO水、自来水、矿泉水、硬水、软水...... 等等，琳琅满目。

  水不就是水吗，为何会有这么多种类？

  不同种类的水会对咖啡萃取造成怎样的影响呢？

  用纯水煮咖啡不好吗？

  水中有矿物质好吗？

  这其中有何科学上的理论呢？

  近年来在咖啡界越来越多的人开始注重「水」这个问题。 在此之前，唯一对咖啡用水有最完整论述的就是由美国精品咖啡协会SCAA所出版的《Water Quality》一书，它是咖啡界的经典，但是其中在讨论有关于水中矿物质与冲煮的影响这部分，其参考文献多来自上一世纪60至70年代Coffee BrewingCenter的出版品，尔后却鲜少在文献上有创新性的看法。   直到这两年，有一个双人组合经由科学研究对水质提出了新的发现，为咖啡界带来震撼，在这次的专栏里就由小弟给各位介绍。

  在2014年，由英国Bath大学Centre for Sustainable Chemical Technologies的一位博班研究生Christopher Hendon和当地的一家咖啡馆老板Maxwell Colonna－Dashwood 在Journal of Agriculturaland Food Chemistry发表了一篇研究阳离子与咖啡萃取的文章，题目是《TheRole of Dissolved Cations in Coffee Extraction》，揭开了探讨理想冲煮咖啡用水的序幕。

  水中离子对风味物质萃取的影响

  在论文中，作者选定了三种水中常见的阳离子：钠离子、钙离子以及镁离子，并且着手分析这些离子对于咖啡风味物质的萃取有何影响。 首先作者挑了七种化学物质，包括有乳酸、苹果酸、柠檬酸、奎宁酸、绿原酸、咖啡因以及丁香酚，用来代表咖啡的风味。 其中乳酸以及苹果酸代表酸感﹙sour﹚，柠檬酸代表甜感﹙sweet﹚，奎宁酸以及绿原酸则用来代表咖啡的刺激性﹙pungent﹚和不好的﹙unpalatable﹚的风味，而丁香酚﹙eugenol，亦常见于咖啡威士忌和红酒中﹚则代表令人愉悦的木质风味。 再以热力学的方式去计算钠、钙、镁离子还有水对于上述七种咖啡成分的相对结合能量﹙Relative Binding Energy﹚，藉以当作萃取时的指针。

  文中他们发现钠离子与挑选的咖啡成分其相对结合能量和水相当，这意味着钠离子的存在并不会影响水与这些物质的结合，甚至他们发现钠离子对于咖啡因和丁香酸的结合似乎比水还弱些。 因此，作者认为目前市面上常见的以钠离子交换钙离子的树脂，其功能顶多是降低水垢的产生，对风味的萃取取并没有多大的帮助，甚至离子交换后带有丰富钠离子的水会影响某些风味的萃取﹙如咖啡因和丁香酚﹚。 至于二价的金属离子﹙即钙离子和镁离子﹚与挑选的咖啡风味成分的结合能力就比钠离子要好，也比水来的佳。 这表示当水中有此二种矿物质存在时，咖啡风味成分会倾向与它们结合，进而增加萃取。

  离子特性优缺分析

  若再进一步比较，则镁离子的结合力又比钙离子来的好一些。 值得注意的是，这些二价阳离子可以增加咖啡萃取是全面性的，其中也包括了不讨喜的风味﹙如文中选定的绿原酸和奎宁酸﹚，和有浅在药性的物质﹙如绿原酸有抗氧化的效应和咖啡因有刺激神经和肠胃系统的作用﹚，所以在选用上也有着健康方面的考虑，可能需要稍微注意。

  虽说钙和镁都有着不错的萃取能力，但是水中存在过量的钙离子往往会与水中碳酸氢根结合而造成水垢﹙Scale﹚的问题，对热水设备造成影响，因此若能使用镁离子似乎是一个比较好的选择。 文中也谈到，像是在冲煮速溶咖啡上，为了要达到最高的溶解以及萃取，使用含有镁离子的水是比较理想的选择；若是冲煮浅烘焙的咖啡，则钙离子和镁离子的能力相当。 此论文发表后，随即引发大家对镁离子的好奇，并且开始追求在水中增加镁离子的方法，进而有业者开始引进镁离子滤心或是交换树脂，提供玩家尝试。

  深度解析咖啡与水

  继2014年的论文发表后，他俩又乘胜追击，在2015年底出版了一本专门探讨咖啡与水的专书，书名是《Water for Coffee》。 此书以之前的发表为基础，并把论文中没有进讨论的缓冲系统也一并做详细的说明，内容相当充实完整，为咖啡界提供了一本很好的参考指针。 以下为大家简述内容纲要。

  本书可以分成三大部分，第一部分属于科普知识，作者从盘古开天辟地的宇宙的诞生以及物质的元素周期表开始讲起，并介绍一些常用的化学名词以及其科学单位，以供后续讨论用。 之后便开始讨论水的液、汽、固态三相与温度压力之间的关系、热力学的四大定律等有关水的物理特性；以及谈到水的化学组成以及其结构，何谓极性和非极性，氢键的产生以及水与极性分子、非极性分子之间的关系；还有以热力学的角度去看待物质的溶解，告诉读着物质溶于水的科学理论根据。 再来便谈到了水的解离常数与pH值，酸与碱的定义、共轭碱与缓冲溶液以及水的碳酸盐硬度﹙Carbonate Hardness，KH﹚的介绍、还有总硬度﹙General Hardness，GH﹚概念。