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커피의 화학적 성분 탐색하기 2부

3) 트리코넬린

트리고넬린은 카페인과 함께 커피의 쓴맛을 담당합니다. 로스팅 과정에서 클로로겐산보다 높은 온도에서 열분해 되며 피리딘 Prydine과 같은 화합물질은 향미 생성 역할을 하고 분해 의해 니코틴산이 생성됩니다. 다양한 식품군에 존재하며 특히 어패류에 많이 함유되어 있습니다.

[표 2-4] 식품 중 트리고넬린 함량 mg/가식부 100g 16)

16) 장상문,커피학”, 광문각 p.63.

4) 유리 아미노산과 단백질

그린 커피의 품종에 따라 단백질 함량은 평균8~12% 정도이며 구성 성분인 아미노산의 종류도 다양합니다. 유리 아미노산은 0.3~0.8%로 로스팅 과정의 향기 형성에 큰 영향을 미칩니다. 로스팅 과정 중 마이야르 반응과 스트랙커 중합 반응 Streaker에 의해 분해되어 멜라노이딘 및 향기 물질로 변화하는 전이 물질입니다.

열에 약하여 대부분 단백질은 쉽게 열분해 되고 로스팅의 정도에 따라 글루탐산이 증가합니다. 이러한 열로 인한 단백질의 조성 변화는 로스팅된 커피의 개성을 표현하는 요인이 되기도 합니다.

 [도표[도표 2-2] 마이아르 반응을 통한 아미노산의 분해 17)

                                                                 Kg/100kg Coffee

17) Gerhard A. Jansen, “커피 로스팅”, 주빈, P.59.

5) 지질 및 무기성분

그린 커피의 재배지나 기후, 품종에 따라 차이는 있으나 아라비카종은 평균 15.5%, 로부스타종은 평균 9.1%정도입니다. 대부분 지질은 배젖 부분에 있고 미량은 표면 부위에 있습니다. 지질의 구성 성분과 종류는 다양하며 그린 커피의 부위에 따라 지질 조성이 다릅니다. 그린커피에만 존재하는 지질 성분은 카월 Kahweal, 카페스톨Cafestol이 있는데 이는 오직 커피에서만 볼 수 있는 특이 지방입니다. 일반 식품의 지방과는 달리 생리 활성 물질로 세포 성분에 대한 반응이 강하여 산화적 손상을 유발하는 활성산소 생성을 억제하고 산화적 스트레스를 예방합니다. 또한 독극물과 발암 물질에 대한 항독, 함암 효능을 지니고 있습니다.

[표 2-5] 지방 분류 및 함량 18)

18) 한국커피전문가협회, “바리스타가 알고 싶은 커피학”, 교문사, P214.

로스팅하는 동안 비휘발성 지방류는 거의 변하지 않습니다. 지질의 대부분은 세포벽 내 액체 상태로 존재하며 내부의 팽창이 커지면서 표면으로 이동합니다. 짧은 시간 강하게 로스팅하는 경우 쉽게 오일 성분이 표면으로 배출되면 강하게 로스팅될수록 지질의 이동이 쉬워집니다.

그린 커피의 무기질 함량은4% 내외로 대부분 수용성이며 종류가 다양합니다. 그중 칼륨k 성분을 가장 많이 포함하고 있으며 마그네슘Mg, 황S, 칼슌Ca, 인P 등이 미량 존재합니다.

향진균 작용이 있는 구리 Ou는 아라비카종보다 로부스타종에 더 많은데, 로부스타 커피에서 곰팡이 발생이 적은 이유도 카페인과 함께 구리 성분이 더 많이 때문입니다.

5) 클로로겐산

[표 2-6] 주요 클로 로겐 산류의 평균 함량 무수물 중% 19)

19) 장상문,커피학,” 광문각, P52

 그린커피에는 적어도 13종의 클로로겐산이 알려져 있고 함량은 품종이나 재배환경에 따라 다릅니다. 크게 커피산 Caffeic and와 퀸산 Quinic acid으로 분해된 후 계속 다른 물질로 전환됩니다.(최낙언, “과학으로 풀어본 커피 향의 비밀:,서울 꼬뮨.) 카페인이나 클로로겐산 등은 곰팡이 번식이나 천적들을 막아주는 요소로 일종의 방어체계를 형성합니다. 이는 대부분 로스팅 과정에서 소실되거나 휘발성 향미 화합물로 분해되며 신맛을 내기도 하지만 쓴맛과 거친 맛, 금속과 같은 뉘앙스로 후미에 좋지 않은 영향을 미칩니다. 로스팅 시 온도가 높아짐에 따라 클로로겐산의 함량이 줄어들며 활성산소 중 산화적 스트레스를 초래하는 수산화 라디칼 Hydroxylradical을 제거하는 능력이 탁월하여 과산화지질의 생성을 억제하고 활성산소와 결합하여 물이 체외로 쉽게 배출되는 효과가 있습니다. 이 환원력은 신선할 때의 커피에 한정된 것으로 오래된 원두는 산화력이 강해집니다. 이것은 커피의 로스팅 정도와 그린 커피의 열화에 따라 성분의 함유량 변화가 큽니다.

6) 기타 성분

그린 커피는 다양한 종류의 비타민을 함유하고 있습니다. 비타민B1 티아민(Thiamine), 비타민B2 리보플라빈(Riboflavin), 비타민B3 니아신(Niacin)또는 니코틴산(Nicotinic acid), 판토텐산Pantothenicacid, 비타민B12 코벨러민코벨러민 (Cobalamin) 비타민C .아스코브산비타민C. 아스 코브산(Ascorbic acid)등이 이에 속합니다. 비타민의 종류와 특성에 따라 로스팅의 열작용으로 파괴되는 정도는 다른데 비타민B1, 비타민C는 대부분 파괴되지만, 니코틴산, 비타민B12, 엽산은 열에 의한 영향을 덜 받습니다. 니코틴산은 그린 커피보다 로스팅 후 더 증가하는데 트리고넬린 열분해로 니코틴산이 생성되기 때문입니다.

유기산은 카페인산 Caffeic acid, 구연산Citric acid, 사과산Malic acid, 주석산Tarlaric acd, 인산Phosphoric acid등의 비휘발성과 식초산 Acetic과 같은 휘발성으로 구성되며 신맛에 영향을 줍니다. 특히 퀸산 Quinic사과산, 구연산은 커피에서 중요한 산으로 로스팅 시간에 따라 달라집니다. 이들 성분은 열분해와 중합 과정을 거쳐 다양한 색과 향을 만들게 합니다.

(사)한국커피협회 지음 참조

커피의 화학적 성분 상식

 그린커피의 품질을 결정하는 요소들은 다른 식물들과 크게 다르지 않습니다. 그러나 로스팅 과정을 겪어 원두가 되기 때문에 그린 커피의 향보다 로스팅했을 때 향기 물질로 변하는 전구물질의 양이 더욱 중요합니다.

그린커피를 로스팅하면 표면에 있던 향은 날아가 버리고 가열 반응으로 만들어지는 향이 우리가 인식하는 커피의 향이 됩니다. 품종이나 분석에 따라 조금씩 다른 결과를 나타내기도 하지만 로스팅 시 변화하는 성분의 이해가 로스팅을 보다 과학적이고 일관된 품질을 유지할 수 있는 지침이 될 것입니다.

 [표2-1] 아라비카와 로부스타의 화학 성분 비교 (무수물 %11)

 1)탄수화물

그린 커피에서 탄수화물은 구성물질의 반 이상을 차지하고 있습니다. 크게 단당류 포도당-Glucose,과당-Fructose, 이당류 자당-Sucrose, 맥아당-Maltose, 유당-Lactose, 다당류 갈락토 만난-Galactomannan, 나뉘는데 이당류인 유리당은 로스팅 시 마이야르 반응과 스트랙커 증합반응-Strecker화합물과 a-amino산과의 산화적 분해 반응

알데하이드, 멜라노이딘 종류 물질과 관계된 화합물질로 바뀝니다.

 Kg/100Kg Coffee

 이는 색이나 향기의 형성에 영향을 미치며 단당류는 아미노산과 반응하여 남지 않습니다. 다당류는 일부 분해되어 단당류가 되지만 대체로 열에 안정적이라 로스팅 후에도 남아 있게 됩니다. 갈락토만난과 아라비노 갈락탄 같은 다당류는 에스프레소 크레마의 안정성 등에 기여하며 로스팅 정도에 따라 좌우됩니다. 그린커피에는 대략 6~8%의 자당을 주로 하는 유리당이 포함되어 있으며 보관 온도가 높을수록 유리당의 감소가 빠릅니다.

[표 2-2] 탄수화물의 종류 및 함량(건조물%14)

2) 카페인

카페인은 카피나 초콜릿, 차 등 우리 실생활에서 쉽게 접할 수 있습니다. 요즘은 카페인 성분을 함유한 음료가 대중적인 인기를 얻고 있기도 합니다. 커피의 쓴맛 성분 중 하나인 카페인은 퓨린 염기류에 속하며 카페인의 함량은 품종과 재배 지역, 그리고 추출 방법에 따라 차이가 있습니다. 특히 로부스타종은 환경에 따라 아라비카의 2배 가까이 되기도 하며 성문 차이 다음과 같습니다.

[표 2-3]커피 품종이나 재배지에 따른 카페인 함량 차이

 카페인은 물에 잘 녹으며 온도가 높을수록 쓴맛을 나타냅니다. 저온에서는 난용성인 카페인과 클로로겐산의 복합체가 응집하여 석출 되는 백탁 현상이 일어납니다. 이를 방지하기 위해서는 얼음에 뜨거운 추출액을 부어 냉각하면 좋습니다. 그린커피의 카페인 성분은 유해한 미생물과 세균 오염을 예방하는 항균 효과가 있으며 곰팡이 독의 일종인 오크라톡신 등의 생성을 예방하는 항박테리아 효과가 있습니다. 또한, 자외선 노출에 의한 피부암 유발을 억제하고 한시적으로 생리적 활력을 주고 약한 정도의 이뇨작용 효과가 있습니다.

로스트 마스터 (사)한국커피협회 지음 참조