커피의 발효 과정이 미치는 영향

 

서론

오늘은 논문 하나를 가져왔습니다. 2023 호주 멜버른 대학교 농업, 식품 및 생태계 과학 학부에서 발표한 논문인데요 주제는 상업적으로 로스팅된 커피의 페놀화합물 조성과 항산화 잠재력 및 휘발성 화합물에 대한 영향입니다. 우리는 커피열매를 가공하는 과정에서 발효의 과정이 거의 무조건 들어가는 것을 알고 있습니다. 워시드 방법에서도 내추럴 방법에서도 발효는 거의 필수적으로 들어가는데요 

발효를 하는 이유가 무엇인지 이 연구결과를 통해 가볍게 알아보도록 하겠습니다.

연구 방법

1. 샘플 준비

아라비카 품종인 게이샤 품종과 버번 품종 사용

상업적으로 사용하는 다크로스팅된 커피원두 사용

발효가 진행된 커피와 진행되지 않은 커피 준비

 

 

2. 페놀 화합물 추출

자유 페놀 및 결합 페놀 추출 방법 사용 (70% 에탄올을 사용한 추출 과정 수행)

 

용어가 어려워지죠..? 페놀 화합물은 식물에서 자연적으로 발생하는 화학 물질의 큰 그룹을 말하는데요 보통 항산화 특성을 가지며 커피의 향과 맛에 기여하는 성분들을 통틀어 페놀 화합물이라고 부릅니다. 커피에서 발견되는 클로로겐산, 카페인, 트리고넬린등이 페놀 화합물이라고 보시면 되겠습니다. 

 

자 그럼 자유 페놀추출과 결합 페놀 추출은 뭘 말하는 것일까요? 자유 페놀 추출은 커피 원두 표면처럼 쉽게 접근할 수 있는 부분에서 페놀 화합물을 추출하는 과정입니다. 커피를 분쇄하여 70% 에탄올을 섞어 흔들면 에탄올이 쉽게 접근할 수 있는 페놀 화합물들이 녹아서 나오게 됩니다. 이 방법을 자유 페놀 추출이라고 부릅니다.

 

결합 페놀 추출은 커피 내부 깊숙하게 있어서 다른 물질과 결합되어 있는 페놀 화합물을 추출하는 과정을 말합니다. 자유 페놀 추출 과정후 남은 커피 찌꺼기에 화학 물질을 추가하여 더 강한 추출을 진행합니다. 이 과정에서 깊숙하게 있던 페놀 화합물들을 추출하는 것입니다.

 

3. 페놀 함량 및 항산화 능력 측정

총 페놀 함량(TPC), 총 플라보노이드 함량(TFC), 총 축합 탄닌(TCT)측정

DPPH, ABTS, FRAP, OH-RSA, FICA, RPA 등 다양한 항산화 분석 수행

 

또 어려운 용어가 등장했습니다. 밑에 DPPH는 커피가 특정 해로운 분자를 얼마나 잘 없앨 수 있는지 측정하는 것입니다. 다른 모든 테스트들도 각 항산화 능력을 측정하는 다른 방법들입니다. 다양한 방법을 통해 결과를 도출하는 것입니다. 마치 여러 각도에서 사진을 찍어 전체 모습을 파악하는 것과 비슷하다고 보시면 되겠습니다.

4. 페놀 화합물 특성화

LC-ESI-QTQF-MS/MS를 사용하여 페놀 화합물 프로필 분석

 

페놀 화합물 특성화란 커피에 들어있는 다양한 페놀 화합물의 종류와 양을 자세히 분석하는 과정입니다. LC-ESI-QTQF-MS/MS라는 복잡한 이름의 기계를 사용합니다.

5. 휘발성 화합물 분석

HS-SPME-GC-MS를 사용하여 휘발성 화합물 식별 및 반정량화

휘발성 화합물이란 쉽게 증발하는 물질을 말하는데 커피의 향과 맛에 중요한 역할을 하는 성분입니다. HS-SPME-GC-MS는 이러한 화합물을 분석하는 기계 이름입니다.

 

이러한 과정을 통해 연구자들은 커피에 어떤 향미 성분이 있으며 각 성분이 얼마나 들어있고 발효가 이러한 향 성분들에 어떤 영향을 미치는지를 파악하였습니다.

연구 결과

 

성분 이름도 어렵고 과정 또한 과학자가 아닌 이상 이해하기 힘든 내용들입니다. 결과만 쉽게 적어드리도록 하겠습니다. 논문의 원본을 원하시는 분들은 요청하시면 따로 메일로 보내드리겠습니다.

 

1. 페놀 화합물의 함량

발효된 커피 원두가 발효되지 않은 원두보다 더 많은 페놀 화합물을 포함하고 있었습니다.

 

• 총 페놀 함량 (TPC): 게이샤:
  • 발효된 원두: 33.52 mg GAE/g
  • 발효되지 않은 원두: 29.19 mg GAE/g
  버번:
  • 발효된 원두: 29.95 mg GAE/g
  • 발효되지 않은 원두: 23.82 mg GAE/g
• 총 플라보노이드 함량 (TFC): 게이샤:
  • 발효된 원두: 0.42 mg QE/g
  • 발효되지 않은 원두: 0.35 mg QE/g
  버번:
  • 발효된 원두: 0.35 mg QE/g
  • 발효되지 않은 원두: 0.25 mg QE/g
• 총 축합 탄닌 (TCT): 게이샤:
  • 발효된 원두: 3.49 mg CE/g
  • 발효되지 않은 원두: 4.91 mg CE/g
  버번:
  • 발효된 원두: 3.18 mg CE/g
  • 발효되지 않은 원두: 4.45 mg CE/g

연구 결과를 통해 우리는 몇 가지 사실을 유추할 수 있습니다.

1. 두 품종 모두 발효 후 총 페놀함량과 총 폴라보노이드 함량이 증가한 추세를 보였습니다. 이것은 발효과정이 더 많은 커피의 향미를 만들어내는 것을 의미합니다.

 

2. 게이샤 품종이 전반적으로 버번 품종보다 더 높은 페놀 화합물 함량을 보여주었습니다. 이것은 게이샤 품종이 향미의 복합성이 더욱 뛰어남을 의미합니다.

 

3. 총 축합 탄닌의 경우는 두 품종모두 발효 후 감소했습니다. 탄닌은 떫은맛의 주 성분입니다. 발효과정이 오히려 떫은맛을 줄여주는 효과를 주는 것을 우리는 알 수 있습니다.

2. 항산화 능력

모든 항산화 테스트에서 발효된 원두가 더 높은 수치를 보여주었습니다. 이것은 우리 몸의 해로운 물질을 없애는데 발효과정이 더 효과적임을 알수 있습니다.

 

3. 페놀 화합물의 다양성

게이샤 품종은 73개의 페놀 화합물 발견, 버번 품종은 65개의 페놀 화합물 발견

두 품종 모두에서 공통으로 발견된 페놀 화합물은 24개이며 오직 발효된 커피 원두에서만 발견된 고유 페놀 화합물은 86개였습니다.

이 데이터는 발효 과정이 커피 원두의 페놀 화합물의 프로필을 크게 다양화시킨다는 것을 보여줍니다. 또한 발효가 새로운 화합물을 생성하거나 기존에 있던 화합물을 변형시킬 수 있다는 것을 의미합니다. 

 

4. 휘발성 화합물

발효된 커피에서 더 많은 휘발성 화합물 성분이 발견되었습니다. (페놀계열, 피라진계열, 퓨란계열)

페놀 계열은 향긋하고 약간의 쓴맛을 가지고 있으며 피라진은 고소하고 볶은듯한 향을 내며 퓨란 계열은 달콤하고 카라멜 같은 향을 냅니다.

 

 

결론

커피 가공 과정 중에 발효라는 과정을 통해 다양한 향미 화합물들이 생성되고 항산화 능력을 향상시키는것을 실험을 통해 확인이 되었습니다. 또한 게이샤 품종이 더 많은 성분들을 가지고 있음을 실험 결과를 통해 우리는 확인할 수 있었습니다. 왜 게이샤 품종이 가격이 비싸며 많은 애호가 분들이 고급 품종으로 말하는지 이 연구를 통해 가늠할 수 있게 되었습니다. 

간혹 발효가 부패가 아니냐고 말씀하시는 분들이 계시지만 발효란 과정은 부패가 아닌 새로운 화합물의 생성을 위한 과정입니다.

다른 궁금하신 점이 있으시다면 릴라이어블 팀으로 연락 주시면 감사하겠습니다.