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二氯甲烷是最常用的脱咖啡因溶剂之一，一些消费者对此表示担忧。
翻译 | 时小舟
编辑 | 黄雨佳
据美国咖啡协会（National Coffee Association）统计，只有10%的美国成年人每天喝脱因咖啡（即不含咖啡因的咖啡）。近期，美国环境保护局（EPA）通过的一项规定，使消费者和相关团体对这种不会引发心慌的饮品的安全性产生了质疑。
人们的担忧在于，市面上用于脱咖啡因的最主要方法之一使用了二氯甲烷，这是一种被证实与癌症风险增加相关的溶剂，同时它对健康也有其他不良影响。二氯甲烷曾被广泛应用于各种产品中，包括胶水和油漆去除剂。考虑到这些健康风险，EPA已经禁止了该溶剂的大部分商业用途。
但EPA的这条新规并不适用于二氯甲烷在食物中的使用，因为这超出了EPA的管理范围。所以，制造商仍然可以使用该溶剂来脱咖啡因。而负责这一领域的部门——美国食品药物管理局（FDA），则表示只要该溶剂在烘焙咖啡豆中的残留量不超过0.001%，就是安全的。
美国环保协会（EDF）等其他组织认为，既然已知二氯甲烷是一种致癌物，那么摄入量再少也是不安全的。今年早些时候，在与其他环保健康宣传组织的合作下，他们向美国FDA提交了一份请愿书，希望能禁止二氯甲烷在食品中的使用。
美国咖啡协会的CEO威廉·默里（William Murray）反对这份请愿书，并在邮件里表示，“没有证据表明喝脱因咖啡会导致健康问题。”
然而，二氯甲烷是如何从咖啡中去除咖啡因的，为什么大家会使用这种溶剂？其他溶剂也能做这件事吗？
脱咖啡因的化学过程
不论哪种方法，脱咖啡因的第一步都是把致密的、干燥的绿咖啡豆蒸熟或浸泡在热水里。这是为了打开咖啡豆上的孔洞，将咖啡因与它依附着的绿原酸分离开来，从而把咖啡因提取出来。同时，高温也增加了咖啡因的溶解度。
从这一步开始，大多数制造商都会使用能溶解咖啡因分子（它是一种带部分极性的分子）的有机溶剂。有些制造商选择将浸水的咖啡豆直接浸泡在有机溶剂里。通常情况下，制造商使用的溶剂是二氯甲烷。但自20世纪80年代初以来，人们也开始使用乙酸乙酯。
“人们对乙酸乙酯的担忧较少，因为它天然存在于果蔬菜中，”美国加利福尼亚大学戴维斯分校化学工程系教授、该校咖啡中心联合负责人托尼娅·库尔（Tonya Kuhl）这样说道，“当然，脱咖啡因过程中使用的乙酸乙酯都是工业合成的，而不是直接从水果中提取出来的。”
至于危害性更大的二氯甲烷，库尔解释道，由于该溶剂不溶于水，因此不会深入渗透进浸满水的咖啡豆内部。相反，咖啡因的去除发生在水层和有机层的交界处，接近咖啡豆的表面。
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咖啡里微量残留的这两种溶剂，都会在咖啡豆脱水和烘焙的过程中蒸发掉。这两个步骤通常在200°C以上进行，远远高于二氯甲烷和乙酸乙酯的沸点。“当然，要完全将它去除，不留一点残余，是很难的，”库尔说道。
一个提倡食品和消费品标签透明的美国非营利组织——“清洁标签项目”（Clean Label Project，CLP），测试了热门咖啡品牌中的二氯甲烷含量。该组织的工作人员发现，许多样本中都存在溶剂残留，尽管其含量均低于美国FDA目前的限值。“即便如此，它仍然是一种健康的饮品，”库尔说道。许多研究都证实了咖啡（包括脱因咖啡）对健康的益处。
不过，并非所有公司都是让咖啡豆直接接触有机溶剂来去除咖啡因的。在一种名为“间接方法”的过程中，有些制造商是先把咖啡豆从热水里拿出来，然后往水里（而不是咖啡豆里）加二氯甲烷或乙酸乙酯。
由于咖啡因在这些溶剂里的溶解度比在水中高，所以咖啡因分子会从水层移到上层的有机层。当足够的咖啡因被去除后，制造商会把有机溶剂从溶液里分离出来，再把咖啡豆浸泡回水中，从而让那些可能在脱咖啡因过程中流失了的风味化合物重新回到咖啡豆中。
根据1999年的一篇关于脱咖啡因方法的综述文章，“用间接方法制成的脱因咖啡就不存在豆子里含有残留溶剂的问题。”然而，美国咖啡协会的一位发言人表示，尽管直接脱咖啡因方法通常被认为是最流行的，但目前尚无数据能明确说明哪种方法更为普遍。
替代方法
无论哪种方法，从化学角度来看，用二氯甲烷脱咖啡因的咖啡似乎是可以安全饮用的，因为饮品中的溶剂残留量极少。但我们也可以理解一些人的行为：在美国FDA审查有关二氯甲烷的请愿书之前，或者在更多人研究食物来源的二氯甲烷对健康的影响之前，一些脱因咖啡的常客可能会暂时选择避开这种咖啡豆。
问题在于，我们很难知道哪个品牌采用了哪种方法。因为美国的制造商并未被要求标注其使用的脱咖啡因方法。
有些制造商确实会给咖啡加上标注，但通常是“无溶剂”、“无化学成分”或“天然脱因”之类的标签。所有这些都是为了表明，它们在脱咖啡因的过程中没有使用二氯甲烷。
一个例外是瑞士水处理法（SWP）。咖啡爱好者也许曾在当地超市或者咖啡店里看到过这个标签。SWP在20世纪30年代发明于瑞士，这种方法去除咖啡因时只使用水。
和基于有机溶剂的方法一样，使用SWP法时，咖啡生豆首先会被浸泡在热水中。“当你刚开始浸泡这些豆子时，水中的咖啡因浓度低于咖啡豆中的浓度，因此咖啡因分子会扩散到水中以达到平衡，”美国迈阿密大学化学系教授迈克尔·W·克劳德（Michael W. Crowder）解释道，他最近为《对话》（The Conversation）撰写了一篇关于脱因咖啡背后科学的文章。
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浸泡一段时间过后，咖啡都会从水里被分离出来并放到第二个新的水浴中，使更多咖啡因从咖啡豆中渗出。这个过程可以重复最多10次。最后一次浸泡过后，所有含咖啡因的水都会经过一个活性炭过滤器，它能够捕获咖啡因和其他大小相似的化合物。
与间接方法一样，这些水随后会被喷回到咖啡豆上，以重新引入那些流失掉的风味化合物。
但由于咖啡豆需要多次浸泡，所以SWP耗时更长、花费更大，公司通常不太乐意换成这种方法。美国咖啡协会的发言人表示，“根据行业估计，只有15%的脱因咖啡是用水处理的，并且主要由一家公司生产。”这一高昂的成本进而就转移到了消费者身上。经SWP处理的脱因咖啡通常会比普通的脱因咖啡更为昂贵。
另一种不使用二氯甲烷的脱咖啡因方法依赖于二氧化碳，不过并非二氧化碳气体。“你得增大压强，”克劳德说道，“在一定的压强下，二氧化碳开始具有溶剂的特性。它叫作超临界二氧化碳。”
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超临界二氧化碳的独特之处在于，它能够从浸湿的咖啡生豆里提取咖啡因，同时保留大部分其他风味化合物。并且，由于二氧化碳在常温常压下会转变为气态，所以很容易就能将它从脱因的咖啡豆里分离出来。之后，二氧化碳气体会被过滤出来，在处理下一批咖啡豆时重新利用。
这种方法的缺点在于启动成本相当高。克劳德表示，这就是为什么它主要用于大型制造商给大量商用级咖啡脱因，这样可能有助于确保咖啡的售价仍然在合理范围内。
首个脱咖啡因的方法诞生于1900年。自那时起，已经有好几个溶剂得到了试验，其中包括一些有毒的化合物，比如苯、氯仿、四氯化碳和三氯乙烯。
随着关于这些溶剂的健康影响的新信息不断出现，它们最终被取代了。因此，二氯甲烷也可能会面临同样的命运。
“并不是说化学工程师和化学家研发不出更好的脱因咖啡，”库尔说道，“问题在于：人们是否会以一个经济上可行的价格购买这种咖啡？”
原文链接：
https://cen.acs.org/food/food-science/coffee-decaffeinated-safe-drink/102/i27
参考文献：
1. Ramalakshmi, K. and Raghavan, B. (1999) ‘Caffeine in Coffee: Its Removal. Why and How?’, Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 39(5), pp. 441–456. doi: 10.1080/10408699991279231.
2. Colombo, R. and Papetti, A. (2020) ‘Decaffeinated coffee and its benefits on health: focus on systemic disorders’, Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 61(15), pp. 2506–2522. doi: 10.1080/10408398.2020.1779175. |
