Kimia

Selama penyangraian, banyak reaksi kimia berjalan bersamaan, antara lain reaksi Maillard, karamelisasi, dan degradasi Strecker ^[1]. Reaksi Maillard terjadi antara gula pereduksi dan asam amino, dan senyawa aroma hasilnya, misalnya pirol, terbentuk lebih banyak pada sangrai yang lebih panas daripada sangrai ringan ^[1].

Gula

Sukrosa, gula yang tersimpan di biji mentah, kadarnya sekitar 6–8,5% pada arabika ^[2]. Saat disangrai, sukrosa cepat terurai menjadi gula anhidro dan senyawa lain seperti glioksal, yang lalu bereaksi dengan asam amino menghasilkan asam alifatik, hidroksimetilfurfural (HMF) dan furan lain, pirazin, serta senyawa karbonil ^[2].

Asam

Asam klorogenat mencapai 6–10% berat kering biji mentah ^[3]. Panas sangrai memecahnya, sehingga kadarnya makin rendah pada sangrai yang makin gelap, dan pecahannya melepaskan asam kafeat serta asam kuinat ^[3]. Keasaman tertitrasi seduhan tidak naik terus: ia memuncak saat first crack lalu kembali ke nilai awalnya menjelang second crack ^[4]. Perubahan ini terutama dikaitkan dengan terbentuknya asam format dan asetat dari karbohidrat serta terurainya asam klorogenat ^[4].

Asam amino dan melanoidin

Protein dan asam amino terutama terlibat dalam pembentukan melanoidin, molekul besar pembawa warna ^[5]. Pada awal penyangraian terbentuk melanoidin berukuran menengah yang menggabungkan asam klorogenat, sukrosa, dan asam amino atau potongan protein, sedangkan penyangraian yang lebih lama menghasilkan melanoidin berbobot molekul tinggi ^[5]. Pada kopi yang sama, seduhan dari sangrai gelap mengandung melanoidin lebih banyak daripada sangrai medium ^[6].

Lipid

Sebagian besar lipid tersimpan di dalam struktur sel biji dan hampir tidak terpengaruh oleh penyangraian ^[7]. Pada sangrai yang sangat gelap, banyak sel rusak sehingga lipid bisa cepat berpindah ke permukaan biji ^[7].

Alkaloid

Trigonelin adalah bahan baku senyawa rasa dan aroma, dan ia terurai cukup banyak selama penyangraian ^[8]. Dalam seduhan, jumlah asam klorogenat dan trigonelin turun pada sangrai yang lebih gelap, sedangkan kafein relatif stabil dari sangrai terang sampai gelap ^[9].

Senyawa aroma

Sebagian senyawa aroma bertambah ketika sangrai makin panas dan lama, misalnya guaiakol dan 4-etilguaiakol, sementara furfural justru berkurang ^[1]. Setelah kopi diseduh, tiol beraroma sangrai seperti 2-furfuriltiol dapat terikat pada melanoidin, dan ikatan ini ikut membuat aroma seduhan cepat memudar ^[10].