就在刚刚过去的那一秒钟里，全世界喝掉了 26000 杯咖啡；在你读完上一句话后，人们又喝掉了大约 40000 杯。
沿着上海的淮海中路核心路段从头走到尾，你能和近 50 家咖啡馆擦肩而过，而这段距离只有不到 2 公里。在国内，咖啡消费已成热潮。
咖啡爱好者们在意咖啡豆的产地、处理方法和风味倾向，但却很少去究查它给环境造成的负担。
插播：咖啡产业的明天
从食品行业温室气体的排放情况来看，咖啡生产所带来的温室气体排放仅次于牛羊肉、奶酪和巧克力，每一杯咖啡的生产需要消耗大约 140 升水，每公斤咖啡的生产会产生 17 公斤二氧化碳。从这个角度看，咖啡是一种“不道德”的作物。
咖啡果实丨Unplash
英国的一项研究警告称：目前用于种植咖啡的土地中有 50% 到 2050 年将不再适合种植，加上一些传统咖啡农正在转行中放弃咖啡园，未来咖啡必将供不应求；全球气候变暖也让咖啡农不得不迁徙到海拔更高的地方种植，这导致了更多森林被砍伐，陷入了恶循环；咖啡的培育成本越来越高，优质咖啡豆种也会越来越稀少。
一些生物科创公司找到了补救和替代的方法，研发了无豆咖啡（beanless coffee）——通过“逆向”思路，拆解咖啡的风味，再借由生物工程和食品工程技术进行重组，“模拟”出一种喝起来“就是咖啡”的东西。
01 如何模拟一杯咖啡
第一个问题：咖啡味儿是什么味儿？
但这很难回答。咖啡的迷人之处，在于酸、甜、苦，几种味道按不同比例混合呈现出来的复杂滋味，以及从热到凉都会不断变化的诱人香气。
“这款豆子味道明亮，带有淡淡的柑橘和浓郁的巧克力味”，咖啡师或爱好者们会这样形容一款咖啡，前半句描述的是咖啡的酸度，后半句指的是香气。
生豆和经过不同烘焙程度的咖啡豆丨Unsplash
新鲜的咖啡果实首先会经过水洗、日晒等处理法，这个过程会因发酵作用生成花香和水果风味。
进入烘豆机后，生豆的大量新物质会被高温烘烤“唤醒”。浅黄色的豆子慢慢转变成棕色，美拉德反应在此时开始——蛋白质和糖类在 150 摄氏度以上开始出现焦香。这个过程中，二氧化碳、水蒸气和挥发性气体产生，豆子内部压力大到足以撑破细胞壁，这时，豆子第一次爆裂。
“一爆”泄压后，美拉德反应、焦糖化反应、高温热解反应等还会继续相互作用，咖啡生豆中的糖分、酸、脂肪等成分会在复杂的反应下产生大量挥发性化合物和非挥发性化合物。前者就是散逸开来的香气，比如带来果香的醛类，带来焦糖气味的呋喃等；后者有蔗糖、油脂和咖啡因，共同组成了咖啡的口感和功效。
光是挥发性化合物，在出炉的熟豆中就包含 1000 种以上——就连最精密的实验室也难以精确模拟。
位于西雅图的一家创业公司 Atomo，认为与其针对 1000 多种化合物铆劲儿，不如就先“抓重点”，找到那些起决定作用的化合物。一番研究后，他们得出结论，只要人们感受到其中 28 种咖啡成分，就会认为自己是在喝咖啡——这样的方法更像一种“分子料理”（将食物原有的形状打破，利用物理或化学的方法，将食物组合成另一种形状）。
咖啡因的多寡也可以自定义，相比传统咖啡做脱因处理的繁琐，“无豆咖啡”可以选择直接不添加咖啡因，或是做成多加猛料的“强因咖啡”。
他们选择从天然植物中提取可利用成分，比如枣、菊苣根、葡萄皮这种“厨余垃圾”，再转化为那 28 种关键成分。其中大部分原料都是回收来的可持续植物，他们还考虑未来和当地农民合作，直接回收他们在劳作中弃置的植物废料。
“一颗豆都不用吗？”“咱是分子咖啡！”丨Atomo
至于口味，CNBC 曾策划过街边盲测，70% 的试喝者认为 Atomo 的“废料咖啡”比星巴克更顺滑更甘甜。虽然打败星巴克似乎说明不了什么。目前，他们已经推出了“经典”和“低苦顺滑”两款罐装咖啡液，定价 6 美元。他们还会推出粉末形态的“咖啡”，以满足更注重咖啡冲煮仪式感的消费者。
旧金山的 Compound Foods 也想“复合”咖啡，创始人表示他们通过食品科学和发酵技术，使用可持续生长的微生物“生产出比现在商店货架上的咖啡有更强的甜感、更明亮的酸度和更复杂的香气”。他们认为发酵是咖啡制作流程中的关键，也是咖啡复杂风味的来源之一，所以只要寻找那些参与发酵的微生物，并优化它们，就能模拟并创造风味。
他们还想建立一个咖啡风味数据库。因为不同地区、海拔的咖啡豆有机质不同，生豆密度和物理结构也不相同，在烘焙阶段什么时间点释放什么香气各有特点，产地距离越远，口味差异就越大——比如巴西咖啡酸苦均衡，印尼咖啡浓郁甜感足。他们认为只要调整其中风味的比例，就能模拟得尽可能逼真。
芬兰国的一家非盈利性公司 VTT 也想在实验室里建起一个“咖啡种植场”。简单来说，就是从咖啡植物中提取出细胞，进行培养，再将培养物放入营养丰富的生物反应器。最终培育出来的是一种漂浮物，再经过干燥、烘焙，成为类似“冻干粉”的样子，用水冲开后便可得到一杯实验室培育咖啡——你不需要整株咖啡，只需要能喝到嘴里的那些植物细胞。
这款粉末经过浅烘焙后，冲开之后“口感介于红茶和咖啡之间”丨VTT
他们的科学家指出，植物细胞可以自由生长，悬浮在培养基中，因此扩大生产规模也更容易。芬兰是世界上最大的人均咖啡消费国，人们每年平均消耗 26.45 磅咖啡，相比之下，美国人才 9.26 磅。但是芬兰并不生产咖啡，一直依赖进口。现在，他们终于将拥有属于自己的本土咖啡了。
02 人造咖啡的身份问题
“定向生产”思想指导下的“无豆咖啡”生产过程，不会消耗太多的能源和水。Compound Foods 称，相比传统咖啡种植业，无豆咖啡的生产可以减少 90% 的温室气体排放和水消耗，Atomo 的“废料”咖啡则可以将消耗减少 94%。另外，这样的方法也可以最大程度地抵御季节和气候变化带来的负面影响。
只要技术和卫生环境有保障，这种“不占地方”的农场可以在全世界的各个地方“种植”咖啡，又能极大降低运输成本。
传统的食品制作大多属于“减材”，比如谷物或者动物在被做成食物的过程中，一些无法食用的废弃物如麦麸、骨头、内脏等都会被丢弃，而以食物分子为原料单位的方式则是一种“增材”，可以极大减少浪费。
但这些“新咖啡”目前依然有“身份问题”需要解决，首先是监管。
除了已经有上市产品的 Atomo 之外，Compound Foods 计划在明年底推出产品，价格和精品咖啡定价相当，创始人表示官方监管部门对咖啡暂无明确的定义，所以即便产品不含咖啡，也能叫“咖啡”。但芬兰 VTT 在欧洲会面对较为严苛的监管要求，实验培育咖啡需要先被批准为新型食品，才能流入市场。VTT 表示这至少还需要四年。
第二个问题是，咖啡是植物意义上的咖啡，还是文化意义上的咖啡？
围绕着这些小豆子，咖啡爱好者围聚在一起，发明出了多种多样的冲泡方式，他们乐此不疲地研究咖啡的烘焙曲线和风味呈现，甚至为其办起了冲煮大赛。SCA 精品咖啡协会（世界上最有影响力的咖啡协会之一，制定咖啡评鉴标准，也是被认为是目前咖啡行业认证机构的首选。）在几十位科研人员和咖啡从业者的合作下，完成了长达 54 页的咖啡感官词典，收录了人们能想象到的几乎所有能用来描述咖啡味道的词，一共 110 个，为描述一款咖啡建立依据。
2016 年，他们在咖啡感官词典的基础上重制了咖啡风味轮，最里层有 9 种味道，其中水果香又能被继续细化成浆果味和果干味等等｜Unsplash
面对这些咖啡文化的“原教旨主义者”，连全自动手冲设备都会被其吐槽“没灵魂”，无豆咖啡恐怕将成为一种更加“大逆不道”或“违背祖训”的存在。分析化学专家 Chahan Yeretzian 博士提到，“解构咖啡的做法，其实能让人们更好地了解咖啡。人们的焦点从一些‘繁文缛节’慢慢转移到真实体验上。这其实扩大了咖啡的意涵。”
另一个问题是，如果无豆咖啡在未来得到普及，那么依赖咖啡种植的农民如何解决生计问题？根据一项统计，全世界大约有 2500 万咖啡农，供应链中大约有 850 万人的生计完全依赖于咖啡的种植生产。
对于可能引发的“技术性失业”危机，VTT 的科学家表示，这种实验室咖啡最终替代掉一部分低档次的咖啡，而精品咖啡由于很难模拟还是能在市场占据重要位置。大规模的咖啡种植收缩，农民也可以精耕细作，并最终拿到对他们来说更加公平的经济回报。
“之所以会发展出咖啡加奶加糖的做法，就是人们受不了苦味，那咖啡为什么不能一开始就‘去苦’呢？” Atomo 激进的想法体现了个性化风味（营养）的概念。
把要培育的目标物分解成乐高一样的元件，再定向拼装丨Unplash
无豆咖啡的发展体现了人类利用资源方式的改变。我们想喝咖啡，并不一定要先从种出一颗树开始，只要把我们的目标物分解成乐高积木一样的元件，定向拼装、生产就可以。这种生产的过程，更为生态友好。
Atomo 现在每天可以生产 1000 罐咖啡，到 2022 年他们想把这个数字提到 10000 罐。在他们的老家西雅图，也是商业咖啡巨头星巴克的发源地。1971 年，全世界第一家星巴克在西雅图派克市场开业。
“我们可以拿起石子，去砸第一家星巴克。”Atomo 的创始人开玩笑说。在未来，他们生产的无豆咖啡也许真会成为冲击咖啡市场的“石子”。
参考文献
[1] Your Next Cup of Coffee Could be Grown in a Lab. https://www.wired.co.uk/article/lab-grown-coffee
[2] Inside the Seattle Company Plotting Lab-Made ‘Coffee’ Without Beans. https://seattle.eater.com/2019/10/17/20916019/atomo-coffee-without-the-beans-seattle-startup
[3] All coffee, no beans - brewing a new kind of coffee. https://medium.com/@info_90401/all-coffee-no-beans-brewing-a-new-kind-of-coffee-f7434fb2b82
[4] Eco-friendly, lab-grown coffee is on the way, but it comes with a catch. https://www.theguardian.com/environment/2021/oct/16/lab-grown-coffee-eco-friendly
[5] The fight to save coffee from climate change heats up. https://sustainablefoodtrust.org/articles/the-fight-to-save-coffee-from-climate-change-heats-up/
