甘さと香りを生む炭水化物

炭水化物（炭素（C）、水素（H）、酸素（O）から構成される生体分子）は、コーヒーの化学組成の約40～65%を占めています。生化学では、炭水化物分子は一般的に糖類と呼ばれ、単糖類、二糖類、オリゴ糖類、多糖類の4つの化学グループに分類されます。最初の3つのグループ、すなわち単糖類、二糖類、オリゴ糖類は、最も単純な炭水化物分子です。そのため、分子量が小さく、しばしば糖類と呼ばれます。一方、多糖類は多数の単糖単位から構成される分子で、分子量が大きく、一般的に水に溶けにくい性質を持っています。

炭水化物は、有機化学において最も多様な化合物群の一つです。生のコーヒー豆では、可溶性成分と不溶性成分の両方を含め、乾燥重量の約40～50%が炭水化物で構成されています。炭水化物の大部分は豆の構造（セルロース）を構成していますが、ごくわずかな割合がエネルギー貯蔵（糖類やデンプン）として利用されています。一般的に、アラビカ種のコーヒーはロブスタ種のコーヒーの2倍の糖分を含んでいます。

コーヒーに含まれる炭水化物分子と他の有機分子との間では、カラメル化反応とメイラード反応という2つの主要な反応群を通して、数多くの化学反応が起こります。焙煎コーヒーに含まれる可溶性物質の大部分は、これらの2つの反応群によって生成され、最も一般的なものがメラノイジンです。コーヒー1杯に含まれるメラノイジンの割合は、乾燥重量で約29%と推定されています。メラノイジンがコーヒーの甘味に寄与しているという説もありますが、コーヒー特有の茶色に寄与していることは確実です。

低分子量炭水化物

コーヒーに含まれる炭水化物は低分子量の糖類で、2～10種類の単糖類（一般的にはショ糖、ラフィノース、マルトデキストリンまたはセロデキストリン、デンプンなど）が連なった分子鎖です。これらのうち、ショ糖（またはサッカロース）は、グルコースとフルクトースという2つの単糖類から形成される二糖類で、最も一般的です（コーヒーの糖分の最大90%を占めます）。コーヒーの単糖類含有量は比較的低く、アラビカ種はロブスタ種の2倍のショ糖を含む傾向があります。ほとんどの研究によると、ロブスタ種の豆のショ糖含有量は0.9%～4.85%であるのに対し、アラビカ種では6.25%～8.45%となっています。

焙煎の過程で、コーヒーに含まれるオリゴ糖は単糖に分解されます。これらの単糖分子は、さらに断片化されるか、メイラード反応に関与してコーヒー特有の複雑な風味を生み出すか、あるいは酢酸、ギ酸、乳酸などの揮発性酸を生成します。

ショ糖はコーヒーの官能特性の発達に重要と考えられており、ロブスタ種はアラビカ種に比べて著しく少なく、乾燥重量でわずか0.9%～4.85%程度です（アラビカ種は6.25%～8.45% ）。一般的に、糖分含有量が高いほど風味が良くなり、さらに重要なことに、ショ糖含有量は熟度とともに増加します。最適な熟度で収穫されたコーヒーは、糖分含有量が最大になります。

焙煎中にかなりの量の糖分が失われるため、均一に熟したコーヒー豆を収穫することで、未熟な豆に比べて糖分含有量を高くすることができます。さらに、コーヒーの木の生育環境は糖分含有量を最適化する上で重要な役割を果たします。ほとんどのコーヒーにとって、日中の気温（17～23℃）は、コーヒーの代謝と豆内部への糖分の蓄積を最適化するために不可欠です。

高分子量炭水化物

コーヒー豆の比較的厚く密度の高い細胞壁には高分子量の炭水化物（多糖類）が含まれており、豆の乾燥重量の最大50%を占めます。コーヒー豆の組成にはさまざまな種類の多糖類が見つかっていますが、現在ではコーヒー豆の主要な多糖類グループには、マンナンおよび/またはガラクトマンナン、アラビノガラクタン、セルロースなどが含まれることが分かっています。これらは生のコーヒー豆に最も多く含まれる多糖類で、一般的なコーヒー豆の重量の少なくとも19%を占めています。これらは貯蔵炭水化物として働き、コーヒー豆のデンプンと同様に、豆の発芽過程のエネルギーの一部を形成します。

浅煎りのコーヒーでは多糖類分子の約12～24%が分解され、深煎りのコーヒーでは35～40%が分解されます。これらの多糖類は焙煎中にコーヒーの風味に大きく影響するわけではないようですが、粘度や口当たり（官能評価における「ボディ」という特性に寄与する要素）など、他の感覚特性を伝えるのに役立ちます。

要約すると、コーヒーの炭水化物組成に関して、単糖類と二糖類は熱処理に非常に弱く、焙煎後数分以内に分解します。一方、多糖類の分解と風味形成への関与は、その構造に依存します。セルロースやマンナンなどの超分子は、ほとんど変化しません。