前言很多咖啡从业者和重度的咖啡玩家，会注意咖啡冲煮用水的总溶解性固体总量（Total dissolved solids，TDS）。从TDS的概念可以得知，TDS值越高表示水中含有的溶解物越多，可是TDS值并不能反映水中溶解物的离子状态，包括浓度以及离子类型。意思就是TDS值的高低只能反映水中溶解了物质的多少，并不能反映水中到底溶解了什么。所以从咖啡萃取的角度上看，水的TDS值的高低实际上并不能完全真实反映到底是什么影响了咖啡的萃取。■ 不同角度下的咖啡萃取首先我们先来理解什么是咖啡的萃取，咖啡的萃取不同于化学意义上的萃取，化学意义上萃取的定义是利用物质在两种互不相溶（或微溶）的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使溶质从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中的方法。从化学的角度上看，手冲咖啡的萃取本质上是指：咖啡中的可溶于水的风味物质(包括亲水性有机物和可溶于水的无机物)溶解于水，难溶于水的风味物质脱离咖啡扩散到水的过程。为了方便起见，本文所提及的“萃取”均为咖啡的萃取，除特殊说明外。
如果各位同学对萃取概念已经有了跟我一样共识后，那么我们就可以接着讨论冲煮用水中的离子到底是如何影响萃取。让我们先来理解几个概念，首先是溶解度（Solubility，S）和溶解速率（Dissolving Rate）。■ 溶解度与溶解速率溶解度是指在一定温度下，固态物质在100g溶剂中达到饱和状态时所溶解的溶质的质量，叫做这种物质在这种溶剂中的溶解度。物质的溶解性是物质本身的属性，用来描述物质溶解能力的大小，而溶解度是描述物质在溶剂中的溶解性的定量表示。溶解度的影响因素一般有溶质与溶剂的本身、压强、温度。那么我们就很容易理解什么是溶解速率，溶解速率是用来描述物质溶解的快慢的程度。溶解速率的大小跟分子的热运动相关，所以通过搅拌、振荡和加热的方式可以提高溶解速率。世界上不存在绝对不溶的物质，因此难溶的物质也会微量溶解于水，形成沉淀——溶解平衡，我们用溶度积（Solubility product，Ksp）表示。溶度积只与温度有关，一般情况下温度越高，物质的溶度积越大。理解了溶解度和溶解速率的概念及其影响因素之后，我们对于手冲咖啡参数就有了更深一层的了解了。比如在研磨度一定、标准状态下（STP）单位时间内，提高水温可以增加萃取率就是因为咖啡难溶于水的风味物质的溶度积随着温度的升高而升高，另一方面提高水温可以加快咖啡风味物质溶解速率。更深层的原因是热能增加了水分子间的热运动的剧烈程度，使得水分子更容易进入咖啡中，拥有能量的水分子传递能量给咖啡中的风味物质让风味物质分子获得能量，增加了风味物质分子间的热运动剧烈程度，使得风味物质分子更容易扩散到水中。
克里斯托弗·亨登（Christopher Hendon）在 <
Water for Coffee> 中提到水中电离的阳离子与咖啡中的风味物质之间的结合能与离子电荷成正比，与离子半径成反比。那为什么会有这样的结论呢？一般而言，咖啡中含有的咖啡因、葫芦巴碱、黑腐酸、蛋白质类黑素、柠檬酸、苹果酸、绿原酸、纤维素、阿拉伯半乳聚糖等上千种有机物。而它们在水的溶解性其实各异，含有极性基团（羟基、羧基、酚类、醛基等）分子量较小的有机物更容易溶解于水中，这是因为极性基团容易与水分子中的氧原子的孤对电子形成氢键。水中的钙镁离子与咖啡中的风味物质的结合其实是在水中形成非共价键，咖啡中含有的酯类和羧酸类物质中在水中会一定程度的水解形成有机阴离子，而水中增加钙镁阳离子可以与有机阴离子形成静电引力（Electrostatic attraction），其作用力大小正比于它们带电量的乘积，反比于它们之间距离的平方。因此水中钙镁离子的浓度增大可以增加萃取的速率，其本质就是在水中增加有机物与水中钙镁离子的离子键形成的概率，从而影响萃取速率。
这也是为什么美国精品咖啡协会（Specialty Coffee Association，SCA）在Coffee Standard中推荐咖啡用水目标50-175 ppm CaCO3的原因之一。
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