過去，人們在享用咖啡時並不怎麼關注咖啡內含有哪些複雜的化學成分。人們感興趣的主要是咖啡能提神，而不是經常喝咖啡對健康的影響。
但如今，食品化學對我們的生活日趨重要，因為一系列嚴重的疾病都與我們的飲食有關，美國估計每年有3/4的死亡與此有關。這些疾病包括心臟病、高血壓、中風、癌症和糖尿病等。
每個人都有可能患上程度不同的與飲食相關的慢性病，並且這種危險隨年齡增長而增加。增加這些疾病發病危險的可能因素包括蔬菜和水果攝入量不足，食用過量含飽和脂肪的食品（油炸食品，全脂類奶產品，脂肪含量高的肉）和缺乏鍛鍊等不良生活方式。一般這些生活方式是從童年時養成的，並一直持續到成年。
咖啡所富含的營養物質超過許多重要的食品。咖啡含有蛋白質（11%）和氨基酸（小於1%），脂質（10%-20%），如甘油三酯和遊離脂肪酸，還有糖（35%-55%）和多糖。咖啡含有大量礦物質（3%-5%），如鉀（K）、鐵(Fe)、鋅(Zn)，還含有大約0.5%的煙酸（預防糙皮病，又稱為維生素pp或維生素B3），此外咖啡中的抗氧化劑--綠原酸的含量有7%-9%，大大超過咖啡因的含量。
咖啡在經過200℃左右高溫的烘焙後，蛋白質、氨基酸、糖和脂質發生分解，衍生出約1000種揮發性化合物。部分綠原酸轉變成內酯。對咖啡豆裡大多數揮發性物質的化學反應目前尚不清楚。
咖啡因是咖啡裡的重要成分，它不會被破壞，而其他物質容易在加工過程中被破壞掉。咖啡飲料含有上百種揮發性物質，這些可溶性化合物如咖啡因、綠原酸、煙酸、礦物質、咖啡豆醇等溶於水中形成芳香味。
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