咖啡是交易量极大的一种商品，其商业分布之广泛，仅次于石油。咖啡树原生长于衣索匹亚，其最早的食用方式，是以整颗的咖啡浆果咀嚼，吸取其汁液，发现此种果实具有提神的作用，其后衣索匹亚人更将粗碎的咖啡豆与油脂混合，做为旅途上食用的一种提神食物；而最早有计划栽培咖啡并做为饮料食用者，则起源于阿拉伯。
咖啡约在西元15世纪由衣索匹亚传入阿拉伯，到了16世纪才传入欧洲，很快的在许多国家流行开来。罗马于西元1625年开始了首宗咖啡交易。将咖啡豆制成干燥的生咖啡豆(Green Bean)可以做长期的保存及运输，并便于调和(Blend)，经炒焙、研磨或萃取、浓缩及干燥后，即可制成各种咖啡饮料或制品。生咖啡豆可以说是咖啡交易之母，是国际上极为重要之商品，也是从事咖啡业者最重要的知识之一。
咖啡的化学组织及其变化
咖啡能在百年内流传全世界，成为世界性饮料，自有其吸引人的特质存在。在所有饮料中，咖啡可以说是最具艺术性、技巧性、变化性与争议性的食品，而形成这些特质的主要关键在于化学组成及加工处理时所生成之化学变化，因此咖啡的化学组成及加工过程中所生成之化学变化为研究咖啡、了解咖啡最重要的基本知识。
咖啡之所以能在短期之内流行全球，主要在于咖啡特有的香气特质，这些香气的生成则完全来自咖啡本身所含的成分，经过焙炒及调制过程而生成，并未添加任何添加物。
由于各种咖啡豆具有不同的组成分及可能之不同加工制程，因此形成了不同的香气特质及口味，如蓝山、曼特林、巴西及哥伦比亚等各具特色之咖啡饮品。虽然焙炒及萃取的方法各有所异，但不同之特质呈现，仍在于咖啡不同的组成分。
水分与矿物质
水分：咖啡豆之水分含量随不同加工阶段及产品，而有很大的差异，含膜的潮湿咖啡豆之水分含量约为50﹪，而干燥之生咖啡豆约为10﹪~13﹪，焙炒过的咖啡豆水分含量仅约5﹪以下。水分在咖啡豆之存在，与他种食物及饮料一样，因含有相当量的水化胶体性大分子物质，如蛋白质及多醣类等，使水分以多种不同的物理及化学结合的方式，存在咖啡豆中。
由喷雾干燥或冷冻干燥法所制成之凝聚化或未凝聚化即溶咖啡粉的水分含量最少，一般都低于3﹪。即溶咖啡粉的吸湿性极强，也导致测试上的困难，基本上可用真空干燥法来加以测试。ISO标准方法及英国、德国和法国的标准方法均缘于真空干燥法。
矿物质：矿物质在咖啡豆中的含量虽较少，约占生咖啡豆干物重的4﹪，但却很重要。它含有多种不同的元素，其中以钾的含量为最多，约占所有矿物质量的40﹪，其次为钙、镁、磷、钠及硫等。其他尚有许多含量在PPM层次的微量元素，如锌、锰、铜、铷等33种以上。咖啡豆中所含矿物质并不能用来表示咖啡或咖啡粉制品的含量 ，后者在调制或加工过程中都有水的添加，会受到水质的影响而生成不同的变化。此外，影响生咖啡豆之矿物质含量及种类之最重要因素为土壤及栽培过程中施肥的状况。
在咖啡的调制过程中，至少有90﹪的矿物质可从焙炒咖啡豆中被抽出，而在即溶咖啡的制程中，其抽出率更高，几乎99﹪的钾可被抽出，因此钾或其他矿物质含量和咖啡可溶物产率间的关系，可用来评估咖啡的抽出率。
碳水化合物与糖类
碳水化合物：咖啡豆中所含的碳水化合物可以分成多醣类及低分子量糖类来加以说明，后者包含单、双及三糖类等碳水化合物。此外，又可以分成还原糖及非还原糖。也含有一些衍生物，如果胶等。碳水化合物对于咖啡的贡献在于味道、香气及颜色。在风味方面，碳水化合物不仅本身经过焙炒之后，会散发咖啡香气，同时也会吸附挥发性香气，使咖啡呈现特殊的风味。
低分子量糖类 ：蔗糖是生咖啡豆中最主要的游离态糖类，其含量依品种、 来源及成熟度而异。一般而言，Arabica咖啡豆所含蔗糖量较 Robusta咖啡豆为高；生咖啡豆抽出液中亦可测得他种简单的糖类，包括还原糖。生咖啡豆中也含有葡萄糖及果糖，Arabica的含量较，Robusta的含量为低；此外Arabica的总还原糖亦低于Robusta。
咖啡豆在焙炒以后，低分子量糖类的变化依焙炒程度之不同而有所差异，以蔗糖的损失最为快速，其轻度焙炒之损失率为97%，中度为99%，重度焙炒为100﹪。其他如葡萄糖、果糖及阿拉伯糖等，也都有相当程度的损失。
一般即溶咖啡粉含少量的阿拉伯糖、牛乳糖及甘露糖，并含微量的蔗糖、核糖及木糖，有时也可发现极其微量的葡萄糖及果糖，因此由葡萄糖及果糖的存在，可以用来研判是否添加菊苣(Chicory)。
多醣类：多醣类是生咖啡豆中很重要的组成分，约占干物量的40% ~ 50﹪。依种类来分，则有聚合半乳糖、聚合廿露糖、聚合阿拉伯糖及纤维素，这些都是构成咖啡豆质体的物质，且与咖啡豆的硬度有关。
多醣类在经过焙炒以后，仍会有相当量的保存，根据一项研究所得之资料发现，不同焙炒程度间之差异并不很大，其保留率在70﹪~ 75﹪之间，其中又以纤维素的保留率最高，聚合阿拉伯糖最低。
在抽出方面，会有部分多醣类被抽出，依溶剂种类之不同而异，以水抽出时，抽出较多的是阿拉伯糖、半乳糖及部分甘露糖之聚合多醣类。
有机酸
有机酸： 在冲调咖啡时，酸度的表现是很重要的，在良好的条件及技巧下，可发展出酸度清爽的特殊口味，是高级咖啡必备的条件。一般而言，焙炒程度较深的咖啡豆，其酸味的发展愈少，或甚至没有，而呈现另一种纯味咖啡的特质。
生的Arabica咖啡豆所含非挥发性酸包括了柠檬酸、苹果酸、草酸及酒石酸等。经测试，并未能发现大量挥发性酸的存在。当生咖啡豆经过焙炒以后，酸的含量生成了很大的变化，其中以挥发性酸的变化最大。生豆所含之酸在经过焙炒以后，其损失率大约在15﹪左右，而较值得注意的是酸的化学变化。甲酸及醋酸在焙炒初期有增加的现象，并随焙炒程度的增加而增加。直到焙炒末期反呈现减少的趋势；柠檬酸及苹果酸则随焙炒之进行，而逐渐减少，形成其分解产物。
蛋白质及氨基酸
蛋白质及氨基酸：以粗蛋白计，生咖啡豆含量约13﹪~ 16﹪，若扣除咖啡因及葫芦巴碱等含氮化合物，真正蛋白质的含量约为8.8﹪~ 9.7﹪。生咖啡豆中也含有多种酵紊，如脂肪分解酵素、蛋白质分解酵素、醣类分解酵素、半乳糖水解酵素及过氧化酵素等 。生咖啡豆约含有0.15﹪~ 0.25﹪的游离氨基酸，Robusta的含量比Arabica为高，这些游离氨基酸对于咖啡风味的影飨程度较高，对于口味的影响较少。
氯原酸(chlorogenic Acidss) ： 氯原酸至少有3种以上的异构物存在，其功能主要在于咖啡植株生理调节，包括:促进生长、根茎的形成、抗菌、防病虫害及成为木质素之前趋物等。在生咖啡豆中，Robusta的含量较Arabica为多，湿式加工之生咖啡豆的含量约比干式加工法低40﹪。此物在经过焙炒以后，会经由不同的作用而消失，生成极复杂的产物，与咖啡的质量有密切的关系。
脂质及挥发性物质
脂质：生咖啡豆的脂质由存在于胚乳中之咖啡油(Coffee Oil)及存在于咖啡豆外层的蜡质所组成的，咖啡油不仅含有三甘油脂，也含有相当量的其他脂质成分，它形成咖啡的特质，对于咖啡是很重要的。
生咖啡豆所含之咖啡油含量及组成分，因品种等之差异而有所不同，根据许多研究及统 计，Arabica咖啡豆的平均含量 为干物量的15﹪，标准差为0.78﹪，Robusta咖啡豆之含量为10﹪，标准差为1.41﹪。
挥发性物质 ： 挥发性物质是咖啡风味的主要来源，对咖啡质量尤其重要。咖啡挥发性物质的种类繁多，其存在状况会影响咖啡香气质量。其主要来源为来自生豆中非挥发性物质在焙炒过程中，被断开或经反应后所衍生而来。热分解、其他反应或组成分间之作用，如糖类、氨基酸、有机酸及酚类化合物等之作用结果，形成咖啡特有的香气与风味。而影响咖啡挥发性物质组成分的因素包括:咖啡豆的品种、栽培气候、土壤条件、生豆之保存、焙炒温度及时间、焙炒设备等因素。
生咖啡豆并不含咖啡的特殊香气，因此并不直接食用，必须经过焙炒后才会生成大量挥发性香气物质。生咖啡豆在经过焙炒以后，主要的挥发性香气成分经分析确认之种类至少有660种以上，是所有食品及饮料中挥发性香气成分种类最多的食品，于焙炒过程中所生成的香气如榛果味、奶油味及焦糖味或具有青草味、烟熏味、烧焦味、香辛味及苦味，多来自于可挥发性物质，另焙炒程度的差异亦会影响咖啡的风味特质。
果胶及木质素与其他
果胶及木质素：果胶是由多种多醣类所结合而成的物质，其主要组成分为半乳糖酸之聚合物、俊糖酸及鼠李糖等，其含量达3﹪以上。木质素是植物体利用硫酸及苛性碱处理后所剩余的不溶性残渣，亦即所谓的咖啡纤维，其含量约为2.4﹪ 。
含氮化合物：生咖啡豆中所含之含氮化合物可区分成植物碱、葫芦巴碱（Trigonelline）、烟碱酸、蛋白质及游离氨基酸等，分述如下：
植物碱 ：主要为咖啡因(Caffeine)，在生咖啡豆中之含量，因品种上之不同，有很大的差异。以Robusta的含量较高，平均约为干物量的2.2﹪，Arabica的含量较少，平均约1.2%左右。近年在爪哇及象牙海岸已栽培出低咖啡因品种的咖啡豆，其咖啡因的含量仅为0.2﹪。咖啡因可以利用多种方法加以去除，制成各种去咖啡因制品，去咖啡因即溶咖啡粉之咖啡因含量为0.3﹪以下，一般商品都控制在0.1﹪~ 0.2﹪之间。咖啡因可以说是咖啡的精神所在，也是最受争议的事项。
咖啡因虽然没有异臭味，但具有显着的苦味。虽然有人想利用咖啡苦味程度之有无相同来判断咖啡因含量之多寡，但并未能完全成功，因为咖啡因的苦味仅占咖啡苦味的一小部分，因此对于去咖啡因咖啡的苦味并未有太多的影向。
咖啡因在被人体消化以后，可快速的被吸收及代谢，并藉由尿液中排出。咖啡因在人体血液中含量的增高状况，依胃中含量而定。咖啡因对人体生理效应最显着的作用是对于中枢神经的刺激作用，至于对脑部活性生成变化所需剂量极高，比一般正常摄取量高出许多，其他较受人瞩目的生理效应为对于血压、心脏血管的影向等问题。
葫芦巴碱(Trigonelline) ：葫芦巴碱是具有吸湿性的无色结晶，在水中的溶解性极佳，它也具有低程度的生理作用，主要为中枢神经系统、胆汁之分泌及肠道之蠕动。
葫芦巴碱直接对咖啡质量所造成的影响是很微小的，其苦味仅为咖啡因的四分之一，由于它的存在量很少，因此对于口味上的影向并不很大。在生咖啡豆中的含量，依品种之不同而有所差异，Arabica的含量较Robusta高。葫芦巴碱在焙炒过程中会快速分解，其损失率约在50﹪~ 80﹪之间，依焙炒温度及时间之不同而异。另葫芦巴碱会分解生成多种化合物，包括非挥发性之烟碱酸…等，及29种挥发性物质，这些挥发性物质中已被鉴定出有9种为孕含咖啡香气物质。
烟碱酸 ：烟碱酸在生咖啡豆中的含量很少，但是在经过焙炒以后，则有增加的现象，主要的原因是它来自葫芦巴碱分解作用的结果。但是研究结果发现，在焙炒的高温下，烟碱酸会继续分解成具有挥发性的化学物质，因此真正的增加量并不多。