咖啡（Coffea sp.），为茜草科咖啡属植物，原产于非洲中北部，现已广泛种植于拉丁美洲、非洲和亚洲太平洋地区；其种类繁多，达90多种，分为大粒种（Coffea liberica）、中粒种（Coffea robusta）、小粒种（Coffea arabica）和埃塞尔萨种（Coffea excelsa）4个类别，其中以小粒种的咖啡豆质量最优。咖啡作为最常见的饮料植物，具有巨大的经济价值。我国最早于1884年引入咖啡树在台湾种植，目前海南和云南为我国咖啡的主要产区。中医认为咖啡微苦，涩，平；具有醒神、利尿、健胃的功效，主治精神倦怠、食欲不振。现代研究发现，咖啡中含有生物碱、黄酮类、酚酸类、萜类等多种化学成分，具有降血糖、降血脂、抗氧化、神经保护等作用，具有较大的药用价值，开发前景广阔。
咖啡豆的化学成分主要包括非挥发性物质和挥发性物质两大类。生咖啡豆的非挥发性成分远高于烘焙过的咖啡豆，主要包括含氮化合物、碳水化合物、酸类化合物和酯类化合物4类。其中，含氮化合物主要为生物碱和氨基酸，碳水化合物主要为多糖和少量低聚糖，酸类化合物包括绿原酸和小分子有机酸，酯类主要是咖啡油、甾醇类和二萜类化合物。
生物碱类
生咖啡豆生物碱类多为咖啡碱、茶碱、可可碱、次黄嘌呤、苦茶碱和葫芦巴碱等。咖啡碱，是生咖啡豆中最主要的生物碱类物质，为苦味的主要来源，其中代表物质为咖啡因。
葫芦巴碱，是吡啶的衍生物，在咖啡豆烘焙过程中脱甲基生成烟酸，起到促进芳香化合物生成的作用，在阿拉比卡品种中含量较高。
氨基酸类
咖啡豆含有多种蛋白质和游离的氨基酸，如谷氨酸、天冬氨酸、亮氨酸、甘氨酸、丙氨酸等。
糖类
生咖啡豆中的糖类化合物含量较高，约占干重的50%，主要为低聚糖和多糖。其中，多糖主要有阿拉伯半乳聚糖、甘露聚糖和纤维素。
有机酸类
绿原酸，为生咖啡豆中重要的酚类化合物，咖啡也是人体饮食中绿原酸最主要的来源之一。绿原酸含量最高的单体为5-咖啡酰奎宁酸，约占总绿原酸含量的70%。生咖啡豆中绿原酸含量较高，大约为6.7~12%，烘焙后的咖啡豆中其含量大幅下降，含量约为2~3.1%。
酯类
咖啡豆中的酯类化合物种类繁多，多为粗脂肪转化生成。经过不同程度的烘焙，酯类化合物的成分也大不相同，主要包括咖啡油、甾醇类和二萜类化合物等。
咖啡油中含有丰富的不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸，不饱和脂肪酸以亚油酸为主，饱和脂肪酸以棕榈酸为主，还含有少量的肉豆蔻酸、硬脂酸、花生酸等。除了人体必需的脂肪酸外，咖啡油还含有其他生物活性物质，如生育酚、谷甾醇、豆甾醇、角鲨烯等。
咖啡豆中含有的大量甾醇类物质，含量最多的为β-谷甾醇，其次为豆甾醇、菜油甾醇、Δ5-燕麦甾醇等。二萜化合物主要是五环二萜醇类化合物，以咖啡醇（Cafestol）、咖啡豆醇（Kahweol）、16-O-甲基咖啡醇为代表；其中，咖啡醇和咖啡豆醇对酸、光、热非常敏感，具有一定的挥发性和特殊香味。
挥发性物质
咖啡豆的挥发性物质主要包括醇类、醛酮类、羧酸类、酯类、吡嗪类、吡咯类、吡啶类、碱类、硫化物、呋喃类、酚类等，含量最多的是呋喃类和吡嗪类，吡嗪类化合物对咖啡风味的影响最大。
咖啡类饮料因具有显著的抗疲劳效果，深受人们青睐。近年来，以咖啡为原料生产的饮料和复合饮料层出不穷，根据《GB/T 30767-2014 咖啡类饮料》的定义，咖啡类饮料为以咖啡豆和（或）咖啡制品（研磨咖啡粉、咖啡提取液或其浓缩液、速溶咖啡等）为原料，可向其中添加食糖、乳和（或）乳制品、植脂末和食品添加剂等，最后经过加工制成的液体饮料。根据咖啡和咖啡因含量的多少将咖啡类饮料分为咖啡饮料、浓咖啡饮料、低咖啡因咖啡饮料、低咖啡因浓咖啡饮料4类。
目前，虽然纯咖啡饮料产品占据了大部分市场，但研究人员也不断尝试将咖啡类饮料与各类食品原料结合起来，开发出更多样化的产品，其形态和加工方式越发丰富。近年来，虽然速溶咖啡在我国咖啡市场上仍然占据主导地位，但市场增速逐渐放缓，甚至预计在未来市场有下降的趋势。同时，随着冷萃咖啡、复合咖啡饮料的不断出现，产品的加工流程和技术也在不断更新迭代。
如今，市场上的咖啡类饮料按照不同形态大致可以分为咖啡豆、粉末状产品、颗粒状产品、液体状产品和挂滤式咖啡包等；按照咖啡因含量的多少可分为非脱因咖啡和低因咖啡；按照咖啡的添加量可分为纯黑咖啡和其他复合咖啡类饮料。
由于咖啡类饮料加工方式越简单，咖啡豆中营养成分和风味物质流失就越少，因此咖啡类产品的开发趋势是尽可能保留营养成分的同时，饮用更便捷。
常见的咖啡类饮料产品加工方式主要有热萃和冷萃两种，热萃咖啡通常是指将生咖啡豆烘焙后进行高温萃取；而热萃浓缩后往往需要干燥处理，常见的干燥方式有喷雾干燥和冷冻干燥两种。冷萃咖啡则是将咖啡粉研磨后采取冷酿造的方式，将得到的咖啡液经浓缩杀菌后直接包装。
热萃浓缩
喷雾干燥，可以将液体类物料加工成粉末状，原理是利用雾化器使物料分散成液体小雾滴，在热干燥介质中将溶剂迅速蒸发，挥发后留下干燥粒子，最后收集粉末状、小颗粒状的干燥产品。该技术具有干燥效率高、操作时间短、适用范围广等优点由于简单方便，适合工业化生产，在乳制品、食品、生化、制药等行业运用十分广泛，也是咖啡粉干燥最常用的方法之一。咖啡粉在干燥过程中，需要选用高效的分离装置，因此费用较高；同时，喷雾干燥对温度的要求也比较严格，温度太高会导致咖啡粉干燥不完全，得粉率低，而温度太低则会导致粉末黏结在内壁上，吸潮结块。目前，市场上利用喷雾干燥法制作的速溶咖啡粉十分常见，不仅饮用方便，而且便于携带，因此受众广泛。但是也可能导致咖啡中一些不稳定的挥发性香气物质和营养成分流失，引起风味和口感受到一定程度的影响。
冷冻干燥，真空冷冻干燥技术在食品、医药等行业的生产加工中应用非常广泛，是将食品原料或产品冻结到共晶点温度以下，在极低的压力和温度条件下升华脱水从而达成干燥目的的一种方法，多用于含热敏性物质及易氧化变性等物料的干燥。冷冻干燥法可以很好地保留咖啡的色、香、味、形态等，也能够极大降低咖啡中营养成分及不稳定性物质的损失；同时，由于冷冻干燥后咖啡本身的构架更加稳定，得到的产品呈多孔状海绵型，因此溶解性和复水性效果更好。使用冷冻干燥技术生产咖啡时，通常选用含40%左右固形物的咖啡浓缩液，将咖啡浓缩液预冻以后进行破碎，筛选出合格的颗粒后便可进行冷冻干燥，最后得到冻干咖啡粒。近年来，由于冻干咖啡加工层次低且留香明显，受到了很多消费者的喜爱。
混合制粒
近年来，以咖啡为原料制作的复合饮料逐渐增多，其中很多固体饮料以颗粒为剂型生产加工，常见的固体饮料制粒方法有湿法制粒和干法制粒等。
湿法制粒主要有挤出制粒、高速搅拌制粒、流化床制粒等方法，是将粉末状的食品物料与辅料混合均匀以后，再加入液体粘合剂进行制粒，此法所得的颗粒外形美观、不易飞粉、耐磨性强。但是对于性质不稳定的物料来说，如果无法避免接触水和热，就很有可能导致物料黏壁和性质发生改变，具有不稳定性。
干法制粒是指在不用或少用粘合剂的条件下，将食品原料与辅料混匀后利用重压或滚压的方法，在其直接压制成大片状或条带状固体后，破碎成颗粒状。该方法具有辅料用量少、生产成本低、生产效率高等优点。对于热敏性和湿敏性的食品原料来说，干法制粒更具稳定性，可以最大限度地降低食品原料与润湿剂等物质的接触，因此在食品、医药的加工中，干法制粒的应用越来越广泛。很多咖啡类复合固体饮料在制粒过程中为保证其营养物质的保留，也会优先采用干法制粒。
冷萃浓缩
咖啡浓缩液是以生咖啡豆为原料，经过萃取、过滤、浓缩等工艺加工而成的液体，大多作为线下门店即饮咖啡产品的制作原料，具有饮用更加方便、品质更高等优点，但是其在生产加工过程中一直存在稳定性问题，这也限制了其在市场进一步发展。
冷萃咖啡酸度低、口感润，含糖量和热量也更低，广受大众欢迎；通常采用冷酿造的方式把烘焙研磨后的咖啡粉置于0~5℃的冷水中浸泡至少12h以上，该法能够使小分子的风味物质如花果香被萃取出来，而偏大的风味物质如烟熏味、焙烤味却很难被萃取出来，从而去除了咖啡中酸性苦涩的味道，提取出口感更顺滑浓郁、层次更分明的咖啡液。
