20 世紀70 年代，美國、意大利等國開始出現對咖啡沖泡用水的研究。2003 ～ 2004 年，歐美咖啡雜誌第一次提到水質是左右咖啡風味的關鍵因素。隨後幾年陸續有探討水中礦物質與咖啡風味關係的文章發表出來。直到2014 年，精品咖啡業者與科學家合作研究了鈣、鎂、鈉、鉀等陽離子在咖啡風味萃取中的作用，第一次明確指出這些正價陽離子不僅可能導致結垢，還有助於風味物質的萃取，並對陽離子的結合能力進行了排序比較。這些研究成果隨後發表在一篇名為“The Role of Dissolved Cations in Coffee Extraction（溶解的陽離子在咖啡萃取中的作用）”的論文中，掀起了咖啡用水科學研究的風潮，以往被咖啡人畏之如虎、除之後快的“硬度”概念也開始有了新的面貌。

2016 年，第一本探討咖啡與水的專著Water For Coffee 出版，隨後不久SCAE（歐洲精品咖啡協會）將過往數十年間咖啡沖泡用水的零散知識點歸納成冊為The SCAE Water Chart，這些無疑成為科學研究咖啡沖泡用水的里程碑。作為一名咖啡從業者，我對此感受頗深，前些年大家對於水質毫不關心，“無色無味”似乎就是全部，這幾年各種水質處理、調節和監控設備忽如雨後春筍般湧現出來，關於水質科學的課程或講座異常火爆，競技賽場上“玩水”的選手越來越多。調整水質（我們稱為“做水”）對於咖啡風味的改善是如此明顯，以至於越來越多的咖啡師樂此不疲。此時我們在討論沖泡用水時，已然意識到這是新咖啡師人群最迫切需要掌握的核心知識和技術手段，是在出品端脫穎而出，贏得競技賽事或顧客芳心的不二利器。

怎樣理解沖泡水質 與咖啡品質之間的關係？

與咖啡沖泡萃取相關的水質科學是一個全新話題，理解的難點在於釐清思路，構建一個完整的思考框架。一方面，我們需要重新去認識水。對於我們的咖啡沖泡用水，H2O 只是溶劑，其中包含離子式溶解的電荷區物質、分子式溶解的氣體區物質， 以及無電荷區物質。第一部分電荷區物質包括鈣、鎂、鈉、鉀等正價陽離子， 以及碳酸根、碳酸氫根等負價陰離子。天然水質必須保持中性，因此正負電荷總量應相同。第二部分氣體區主要是溶解其中的二氧化碳、碳酸等。第三部分無電荷區則主要是矽酸鹽以及其他有機化合物，通常佔比極低。如上這些物質在水中的存在及多寡，使得在萃取咖啡之前的水本身就是有感官差異的。

另一方面，我們需要意識到咖啡中的萃取物是由水溶性物質與揮發性物質組成，它們共同構成了香氣、味道、體脂感等感官體驗，也就是所說的咖啡風味。沖泡用水中的某些成分對於結合這些風味物質有幫助，有些成分雖對萃取沒有直接幫助，但有感官上的加成或消減作用，同樣不可忽視。有的時候，我們為了實現萃取率而拉長萃取時長，這樣做存在降低咖啡風味和品質的風險，而水質則是罪魁禍首。

為什麼有些咖啡師通過添加 鈣鎂化合物來調整水質？

首先，我們看一下萃取咖啡前，沖泡用水中鈣、鎂離子帶來的直接感官影響。世界衛生組織（WHO）指出，水中鈣離子的味閾濃度範圍是100~300mg/L， CaCl2 濃度<120mg/L 或者Ca(HCO3)2 濃度>610mg/L 或者CaCl2 濃度>310mg/L 時口感不佳；水中鎂離子的味閾濃度範圍是100 ～ 500mg/L， MgCl2 濃度<47mg/L 或者Mg(HCO3)2 濃度>58mg/L 時口感不佳；水中鈉離子的最佳濃度是125mg/L，一般以NaHCO3 和Na2SO4 的形式存在。其次，我們意識到沖泡用水中鈣、鎂離子的總量和濃度對於萃取咖啡影響很大。尤其是2014 年以來，前文提及的The Role of Dissolved Cations in Coffee Extraction（溶解的陽離子在咖啡萃取中的作用）系列文章的發表和傳播在精品咖啡圈影響巨大，人為添加鈣鎂化合物更是蔚然成風。

第一，沖泡用水中鈣、鎂離子的吸附結合能力使得它們的存在有助於萃出咖啡風味物質。隨著鈣、鎂離子含量的增加，咖啡風味也會相應增加——香氣、 甜味、酸味和體脂感等都相應增強，直至水質中鈣鎂離子濃度達到某個臨界點後，這種正相關趨勢才被打破，開始呈現出明顯的負面性。
第二，咖啡熟豆中除了好風味，也有令人不愉悅的負面風味，實際萃取中水質鈣、鎂離子的最佳濃度顯然要遠低於這個臨界點才符合要求，超量添加顯然並不好。
第三，將鈣、鎂離子進行對比發現，鎂離子對於核心咖啡風味物質的結合能力較之鈣離子還略勝一籌，各種添加鎂鹽“人為調製水”的做法便是源自這一點。