原標(biāo)題：無因咖啡跟化學(xué)有什么關(guān)系嗎

　　咖啡是世界三大飲料之一，深受許多人的喜愛。咖啡中最有特色的成分是咖啡因，但并不是每個(gè)人都喜歡。從味道上說，它是咖啡苦味的主要來源；從功能上說，它是神經(jīng)興奮劑，能讓人處于興奮狀態(tài)，影響睡眠。除了咖啡因，咖啡中含有上千種成分，它們不僅可以形成特有的風(fēng)味，其中還有許多具有健康價(jià)值。所以，從咖啡中去除咖啡因，也就有了市場需求。

　　當(dāng)你在喝著無因咖啡的時(shí)候，是否想過里面蘊(yùn)藏著怎樣的化學(xué)知識呢？

　　超臨界萃取成功應(yīng)用于“咖啡脫因”

　　咖啡因很容易溶解于熱水中，要把它從咖啡豆中提取出來并不困難。難的是，如何只去掉它，而盡可能保留咖啡的其他成分。如果用水，提取咖啡因的同時(shí)也把大量的其他風(fēng)味物質(zhì)提取了出來。要想盡可能保留咖啡的風(fēng)味，就要用其他手段選擇性地去掉咖啡因，再把剩下提取物加回去。

　　這樣的操作實(shí)現(xiàn)起來并不容易。另一種思路是選用特定的有機(jī)溶劑，比如二氯甲烷，可以比較特異性地帶走咖啡因，而把其他物質(zhì)留下。但是有機(jī)溶劑總有殘留，不管其毒性是不是足夠低，“有機(jī)溶劑殘留”總是讓消費(fèi)者心存疑慮。

　　早在1822年，有位法國學(xué)者發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)中存在“超臨界現(xiàn)象”。1879年，有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了超臨界流體卓越的溶解性能，預(yù)測它可以作為優(yōu)秀的溶劑用于工業(yè)生產(chǎn)中。不過，直到1962年，超臨界萃取的概念才終于變成了技術(shù)，成功應(yīng)用于“咖啡脫因”。

　　綠色環(huán)保的超臨界二氧化碳萃取

　　我們知道，各種物質(zhì)都有氣、液、固三種狀態(tài)。在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ο?，這三種狀態(tài)可以互相轉(zhuǎn)化。比如水，在通常的氣壓下，100°C以上是氣態(tài)，低于這個(gè)沸點(diǎn)溫度變成液態(tài)，低到0°C后變成固態(tài)。如果增大壓力，這些轉(zhuǎn)變溫度就會發(fā)生改變，比如在高壓下，水可以在100°C以上保持液態(tài)——或者說，高于100°C時(shí)，如果增加壓力，也可以使水蒸氣液化成為水。但是，如果溫度超過374°C，那么無論把壓力增加到多高，水蒸氣也無法變成水。但是如果壓力足夠高的話，它的密度會大大高于氣體而接近水的密度。這樣的狀態(tài)跟氣體、液體、固體都不同，被稱為物質(zhì)的第四種狀態(tài)——超臨界態(tài)。而那個(gè)374°C，也就被叫做“超臨界溫度”。處于超臨界狀態(tài)的物質(zhì)，就被稱為“超臨界流體”。

　　對水而言，要達(dá)到超臨界狀態(tài)需要太高的溫度和壓力，在實(shí)際生產(chǎn)中并不方便。而二氧化碳就比較“友好”，它的超臨界溫度是31.1°C。只要高于這個(gè)溫度，把壓力增加到72.8個(gè)大氣壓以上，二氧化碳就成為超臨界流體。

　　超臨界流體的特性跟氣體和液體都有很大不同。它的密度與液體接近，但黏度卻很低，擴(kuò)散性能好，表面張力極低。這些特性，使得它具有優(yōu)越的萃取能力(即一種液體從其他液體或者固體中吸取特定成分的能力)。把超臨界二氧化碳用于充分吸水的咖啡豆，可以去掉其中98%的咖啡因。

　　超臨界二氧化碳萃取的優(yōu)勢并不僅僅是效率高。更重要的是，它具有很高的選擇性——任咖啡豆中有百媚千紅，它只愛咖啡因這一種。二氧化碳無毒無味，只要撤去高壓，幾乎可以完全揮發(fā)掉。萃取了咖啡因的超臨界二氧化碳進(jìn)入分離塔，加入水就可以把咖啡因去除——咖啡因本身是另一種產(chǎn)品，而二氧化碳則可以循環(huán)使用。這樣的工藝，堪稱綠色環(huán)保。

　　超臨界二氧化碳萃取在茶和啤酒等行業(yè)也有廣泛應(yīng)用

　　“咖啡脫因”是超臨界二氧化碳萃取技術(shù)的第一個(gè)成功應(yīng)用。此后，這一技術(shù)得到了更廣泛的開發(fā)，獲得了越來越多的應(yīng)用。比如采用類似的工藝，可以用于去除茶中的咖啡因，而改換工藝流程，還可以提取茶中的茶多酚。在啤酒行業(yè)，用超臨界二氧化碳提取啤酒花中的有效成分，也得到了廣泛應(yīng)用。

　　從天然產(chǎn)物中分離生物活性物質(zhì)在食品、醫(yī)學(xué)、香精等行業(yè)中有廣闊的前景，比如油脂、天然藥物成分、精油、香精等等。跟咖啡脫因一樣，傳統(tǒng)的分離手段要么使用有機(jī)溶劑，不得不面對有機(jī)溶劑殘留的質(zhì)疑，要么使用高溫水溶，再經(jīng)過一系列分離純化。除了工藝的繁瑣，高溫也會造成許多生物活性的損失。超臨界二氧化碳萃取不僅萃取效率高，不存在溶劑殘留問題，而且可以在較低的溫度下進(jìn)行操作，從而避免了高溫對目標(biāo)物質(zhì)的破壞。