Part One为什么这几年水质科学突然在咖啡圈火热起来？不管是滤泡式咖啡还是意式浓缩咖啡，一杯黑咖啡中占到绝大多数的永远是水（水通常占 90% ～ 98%）。咖啡本就是一杯饮品，用任何语言也无法形容水对于咖啡的重要性。咖啡风味各有不同，这里面固然有研磨冲煮设备和操作者的差异性，但水质不同也在其中占据着极大权重。如果退回去 10 年，莫说是在咱们中国，便是欧美等咖啡消费发达国家，咖啡从业者们也少有人研究咖啡冲泡用水。咖啡水质确实是这几年突然“热闹”起来的一个全新领域，我们越来越意识到，冲泡用水与咖啡品质休戚相关，咖啡不好喝是豆子问题吗？是磨豆机问题吗？是咖啡机问题吗？很多时候水质已经成为一杯咖啡呈杯品质中的那块“短板”。20 世纪 70 年代，美国、意大利等国开始出现对咖啡冲泡用水的研究。2003 ～ 2004 年，欧美咖啡杂志第一次提到水质是左右咖啡风味的关键因素。随后几年陆续有探讨水中矿物质与咖啡风味关系的文章发表出来。直到 2014 年，精品咖啡业者与科学家合作研究了钙、镁、钠、钾等阳离子在咖啡风味萃取中的作用，第一次明确指出这些正价阳离子不仅可能导致结垢，还有助于风味物质的萃取，并对阳离子的结合能力进行了排序比较。这些研究成果随后发表在一篇名为“The Role of Dissolved Cations in CoffeeExtraction（溶解的阳离子在咖啡萃取中的作用）”的论文中，掀起了咖啡用水科学研究的风潮，以往被咖啡人畏之如虎、除之后快的“硬度”概念也开始有了新的面貌。
2016 年，第一本探讨咖啡与水的专著 Water For Coffee 出版，随后不久 SCAE（欧洲精品咖啡协会）将过往数十年间咖啡冲泡用水的零散知识点归纳成册为 The SCAE Water Chart，这些无疑成为科学研究咖啡冲泡用水的里程碑。作为一名咖啡从业者，我对此感受颇深，前些年大家对于水质毫不关心，“无色无味”似乎就是全部，这几年各种水质处理、调节和监控设备忽如雨后春笋般涌现出来，关于水质科学的课程或讲座异常火爆，竞技赛场上“玩水”的选手越来越多。调整水质（我们称为“做水”）对于咖啡风味的改善是如此明显，以至于越来越多的咖啡师乐此不疲。此时我们在讨论冲泡用水时，已然意识到这是新咖啡师人群最迫切需要掌握的核心知识和技术手段，是在出品端脱颖而出，赢得竞技赛事或顾客芳心的不二利器。
Part Two怎样理解冲泡水质与咖啡品质之间的关系？与咖啡冲泡萃取相关的水质科学是一个全新话题，理解的难点在于厘清思路，构建一个完整的思考框架。一方面，我们需要重新去认识水。对于我们的咖啡冲泡用水，H2O 只是溶剂，其中包含离子式溶解的电荷区物质、分子式溶解的气体区物质，以及无电荷区物质。第一部分电荷区物质包括钙、镁、钠、钾等正价阳离子，以及碳酸根、碳酸氢根等负价阴离子。天然水质必须保持中性，因此正负电荷总量应相同。第二部分气体区主要是溶解其中的二氧化碳、碳酸等。第三部分无电荷区则主要是硅酸盐以及其他有机化合物，通常占比极低。如上这些物质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异的。水质成分特征分析图
另一方面，我们需要意识到咖啡中的萃取物是由水溶性物质与挥发性物质组成，它们共同构成了香气、味道、体脂感等感官体验，也就是所说的咖啡风味。冲泡用水中的某些成分对于结合这些风味物质有帮助，有些成分虽对萃取没有直接帮助，但有感官上的加成或消减作用，同样不可忽视。有的时候，我们为了实现萃取率而被迫拉长萃取时长，这样做存在降低咖啡风味和品质的风险，而水质则是罪魁祸首。
Part Three为什么有些咖啡师通过添加钙镁化合物来调整水质？首先，我们看一下萃取咖啡前，冲泡用水中钙、镁离子带来的直接感官影响。世界卫生组织（WHO）指出，水中钙离子的味阈浓度范围是 100~300mg/L，CaCl2 浓 度 <120mg/L 或 者 Ca(HCO3)2 浓 度 >610mg/L 或 者 CaCl2 浓 度>310mg/L 时口感不佳；水中镁离子的味阈浓度范围是 100 ～ 500mg/L，MgCl2 浓度 <47mg/L 或者 Mg(HCO3)2 浓度 >58mg/L 时口感不佳；水中钠离子的最佳浓度是 125mg/L，一般以 NaHCO3 和 Na2SO4 的形式存在。其次，我们意识到冲泡用水中钙、镁离子的总量和浓度对于萃取咖啡影响很大。尤其是 2014 年以来，前文提及的 The Role of Dissolved Cations inCoffee Extraction（溶解的阳离子在咖啡萃取中的作用）系列文章的发表和传播在精品咖啡圈影响巨大，人为添加钙镁化合物更是蔚然成风。
第一，冲泡用水中钙、镁离子的吸附结合能力使得它们的存在有助于萃出咖啡风味物质。随着钙、镁离子含量的增加，咖啡风味也会相应增加——香气、甜味、酸味和体脂感等都相应增强，直至水质中钙镁离子浓度达到某个临界点后，这种正相关趋势才被打破，开始呈现出明显的负面性。第二，咖啡熟豆中除了好风味，也有令人不愉悦的负面风味，实际萃取中水质钙、镁离子的最佳浓度显然要远低于这个临界点才符合要求，超量添加显然并不好。第三，将钙、镁离子进行对比发现，镁离子对于核心咖啡风味物质的结合能力较之钙离子还略胜一筹，各种添加镁盐“人为调制水”的做法便是源自这一点。
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