烘焙过程中发生的焦糖化反应与梅纳反应，是构建咖啡复杂香气体系的核心机制。阿拉比卡咖啡豆所含蔗糖含量达到干重的6-9%，这为其在烘焙过程中产生更丰富的风味物质奠定了物质基础。
| 反应类型 | 温度范围 | 主要产物 |
|---|---|---|
| 焦糖化反应 | 170-200℃ | 麦芽醇、呋喃类化合物 |
| 梅纳反应 | 150-200℃ | 吡嗪类、吡咯类化合物 |
蔗糖在170℃开始熔解，随着温度升高发生脱水反应生成异蔗糖酐，继续加热产生焦糖酐等深色物质。这个阶段产生的环状烯醇类化合物，是咖啡中焦糖风味的主要来源。
当温度达到150℃时，还原糖与氨基酸发生缩合反应形成席夫碱，经过分子重排生成Amadori化合物。这些中间产物进一步分解产生含氮杂环化合物，赋予咖啡坚果、烤面包等复杂香气。
浅度烘焙阶段（190-205℃）主要产生花果香气物质，随着烘焙加深（210-220℃）开始出现焦糖和坚果类香气。深度烘焙（230℃以上）阶段则生成更多吡嗪类化合物，带来烟熏和烘烤气息。
罗布斯塔咖啡豆的葫芦巴碱含量是阿拉比卡的2倍，这种生物碱在烘焙过程中会分解产生更多苦味物质。而阿拉比卡较高的柠檬酸含量，则能平衡烘焙产生的焦苦味，形成更柔和的口感。
精准温控设备的普及使得分段式烘焙成为可能，通过在特定温度区间保持时间，可以定向促进特定香气物质的生成。部分烘焙师采用先低温脱水再快速升温的工艺，既能保留更多酸香物质，又能避免焦苦味的过度产生。
