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문제 정의
- 그러나 산지별 커피의 추출조건에 따른 카페인 함량 및 신맛 등의 향미 특성에 대해서는 아직 연구가 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 날로 성장하고 있는 커피산업의 기초 자료가 될 나라별 커피의 품종별, 볶음 및 추출조건에 따른 특성을 조사하였다.
- 본 연구는 커피의 품질에 큰 영향을 미치는 카페인, 산도 등을 알아보기 위하여 생산지별 커피 생두를 로스팅 단계에 따른 명도 차이 및 추출 온도 조건에 따른 pH, 산도, 고형분, 카페인 함량 등에 대하여 조사하였는데 그 결과는 다음과 같았다. 추출온도에 따른 pH는 원산지별, 종류별로 큰 차이를 보이지 않았으며, 산도의 경우 추출온도가 낮을수록 수치가 높게 나타나는 경향을 보였는데, 특히 에티오피아 커피와 인도네시아 커피의 산도가 높게 나타났다.
제안 방법
- Roasting하여 분쇄한 커피 원두의 배전 정도에 따른 명도를Color Difference Meter(TC-8600A, Minolta, Japan)를 이용하여 측정하였다.
- 각 나라별 생두 300 g을 채취하여 grain moisture tester(Hb-43, Mettler Toledo, Swiss)를 이용하여 수분을 측정하였다.
- 카페인 함량은 역상 HPLC법으로 분석하였다. 먼저 caf- feine(Sigma, USA)을 1, 000 ppm으로 만들어 stock solution을 제조하였고, 만들어진 stock solution을 각각 50, 100, 150 및 200 ppm으로 만들어 working solution으로 사용하여 검량선을 작성 한 다음 시료의 농도를 측정하였다. 시료인 커 피 원두는 lg을 정확히 칭 량하여 100 ㎖ 정용플라스크에 넣고, 뜨거운 증류수(60℃, 89℃, 98℃) 100 ㎖를 가하여 20분 동안 추출한 다음 0.
- 볶은 커피 1 g을 정확히 칭량하여 100 ㎖ 정용플라스크에 넣고, 온도별(60℃, 89℃, 98℃)로 가열한 증류수 100 ㎖를 넣고 20분 동안 추출한 액을 pH meter(Horiba, Model F-12, Japan)를 이용해서 측정하였다.
- 시료 10 ㎖에 증류수 100 ㎖를 가하고, 페놀프탈레인을 지시 약으로 사용하여 0.1 N-NaOH로 적정하여 산도(%)를 측정하였다.
- 먼저 caf- feine(Sigma, USA)을 1, 000 ppm으로 만들어 stock solution을 제조하였고, 만들어진 stock solution을 각각 50, 100, 150 및 200 ppm으로 만들어 working solution으로 사용하여 검량선을 작성 한 다음 시료의 농도를 측정하였다. 시료인 커 피 원두는 lg을 정확히 칭 량하여 100 ㎖ 정용플라스크에 넣고, 뜨거운 증류수(60℃, 89℃, 98℃) 100 ㎖를 가하여 20분 동안 추출한 다음 0.45 /an membrane filter(Waters, U.S.A)로 여과하여 최 종 검체로 선택하였다. HPLC(HPLC System, Young lin Co.
- 총 고형분 함량의 측정은 가열건조법을 이용하였는데 1 g 의 시료를 취하여 90~95℃의 dry oven에 넣고 24시간 경과 후 무게를 측정하여 총고형분 함량(%)으로 하였다.
- 커피 생두 5종에 대한 roasting은 실험용 coffee roaster(Tae H^van Automatic Ind., Co., Korea)를 사용하여 3단계(light roas ting, medium roasting, dark roasting)로 하였으며, 볶는 조건은 Table 1과 같이 하였다. 커피 생두 및 볶은 커피는 분쇄기 (Brevettato, Italy)를 사용하여 중간 정도의 입자 크기로 분쇄하고, 체(16 mesh)에 통과시킨 후 최종 분석 시료로 사용하였다.
- , Korea)를 사용하여 3단계(light roas ting, medium roasting, dark roasting)로 하였으며, 볶는 조건은 Table 1과 같이 하였다. 커피 생두 및 볶은 커피는 분쇄기 (Brevettato, Italy)를 사용하여 중간 정도의 입자 크기로 분쇄하고, 체(16 mesh)에 통과시킨 후 최종 분석 시료로 사용하였다.
- 커피 원두 1 g을 정확히 칭량하여 100 ㎖ 정용플라스크에 넣고, 뜨거운 증류수(60℃, 89℃, 98℃) 100 ㎖를 더한 후 20분동안 추출하여 만들었다.
대상 데이터
- 본 실험에 사용된 5종류의 커피 생두로 arabica 종은 콜롬비아(슈프리모), 브라질(NY-2), 에티오피아(시나모)를 선정하였으며, robusta 종은 인도네시아(WIB-1), 베트남(washed) 품종을 선정하였다.
이론/모형
- 카페인 함량은 역상 HPLC법으로 분석하였다. 먼저 caf- feine(Sigma, USA)을 1, 000 ppm으로 만들어 stock solution을 제조하였고, 만들어진 stock solution을 각각 50, 100, 150 및 200 ppm으로 만들어 working solution으로 사용하여 검량선을 작성 한 다음 시료의 농도를 측정하였다.
성능/효과
- 5와 같았다. 60℃에서 추출하였을 때 콜롬비아 커피의 pH가 5.95로 가장 낮았고 베트남 커피가 6.26로 가장 높았다. 89℃ 추출 시 콜롬비아 커피가 5.
- 026%로 낮은 온도로 추출할 때 산도가 약간 높게 나왔다. 60℃에서 추출할 때 브라질과 인도네시아 산 커피의 산도가 0.032로 가장 높았으며 베트남 커피가 0.025로 가장 낮았다.
- 추출온도에 따른 pH는 원산지별, 종류별로 큰 차이를 보이지 않았으며, 산도의 경우 추출온도가 낮을수록 수치가 높게 나타나는 경향을 보였는데, 특히 에티오피아 커피와 인도네시아 커피의 산도가 높게 나타났다. 고형분 함량 변화의 경우 원두 내부의 세포구조가 완전히 팽창되어 있는 상태에서는 추출액이 쉽게 통과하므로 추출온도가 빠르게 떨어지지 않아 고형분의 함량이 증가하는 경향을 보였는데, 커피 중 콜롬비아 커피의 고형분 함량이 전체 추출온도에서 모두 가장 높게 나타났다. 또한 볶은 원두의 카페인 함량에서는 콜롬비아, 에티오피아, 브라질 커피의 함량이 각각 11.
- 36 mg/g보다 2배 정도 낮은 것으로 나타났다. 그리고 추출온도별 카페인 함량을 분석한 결과 낮은 온도에 비해 높은 온도에서 추출할 경우, 카페인 함량이 증가하는 추세를 보였다. 이상의 결과에서 arabica 종인 콜럼비아 커피가 카페인 함량은 적은 반면 향미는 더 풍부하여 다른 품종의 커피보다 맛이 더 좋은 것으로 나타났다.
- 기타 arabica 종 커피의 산도는 생산지는 다르지만 서로 간에 산도의 차이가 거의 나지 않아 arabica 종을 동일 조건하에서 추출할 경우, 신맛의 차이는 크게 다르지 않다는 것을 알 수 있었다. 98℃의 높은 온도에서 추출할 경우 전반적으로 산도가 약간 떨어지는 경향을 볼 수 있었는데, 이는 커피에 함유된 유기산 가운데 휘발성 유기산은 높은 추출온도에서 휘발하였기 때문으로 추정된다.
- 고형분 함량 변화의 경우 원두 내부의 세포구조가 완전히 팽창되어 있는 상태에서는 추출액이 쉽게 통과하므로 추출온도가 빠르게 떨어지지 않아 고형분의 함량이 증가하는 경향을 보였는데, 커피 중 콜롬비아 커피의 고형분 함량이 전체 추출온도에서 모두 가장 높게 나타났다. 또한 볶은 원두의 카페인 함량에서는 콜롬비아, 에티오피아, 브라질 커피의 함량이 각각 11.19, 12.08, 12.56 mg/g으로 나타났으며, 이는 인도네시아, 베트남 커피의 23.15, 22.36 mg/g보다 2배 정도 낮은 것으로 나타났다. 그리고 추출온도별 카페인 함량을 분석한 결과 낮은 온도에 비해 높은 온도에서 추출할 경우, 카페인 함량이 증가하는 추세를 보였다.
- 그러나 신맛은 소실되기 쉬워 고온과 장시간 추출공정을 거치는 인스탄트 커피에서는 찾기 힘들며 robusta 종에서도 상쾌한 신맛을 내기 힘들다. 본 실험의 결과 추출온도가 가장 높은 조건(98℃)에서는 브라질 커피의 pH가 5.66으로 가장 낮았지만 전체적으로는 콜럼비아 커피의 pH가 낮아 좋은 커피 신맛을 보여주는 것으로 사료된다.
- 본 연구에서 산지별 커피를 중간 배전 후 추출온도를 달리하여 추출하였을 때 추출액의 고형분 차이를 살펴 본 결과 (Table 7) arabica 종 커피를 주로 생산하는 콜롬비아, 에티오피아, 브라질 커피의 고형분 함량이 각각 0.200%, 0.171%, 0.249%로 robusta 종이 대부분인 인도네시아, 베트남의 0.126%, 0.159% 에 비하여 높게 나와 arabica 종이 robusta 종보다 고형분 함량 수율이 높음을 알 수 있었다. 이 같은 차이는 커피 가 팽창되어 있는 상태에서 추출액의 통과가 수월하기 때문에 추출온도가 높아지면 고형분의 함량이 증가하는 경향을 보인다는 결과와 일치 함을 보였다'3).
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4. 산도
산지별 커피를 중간 배전한 후 추출온도를 달리하여 추출하였을 때 추출액의 산도는 Table 6과 같이 추출온도에 따라서 달라졌는데, 콜롬비아 커피의 경우 60℃에서 0.027%, 89℃ 에서 0.025%, 98℃에서 0.026%로 낮은 온도로 추출할 때 산도가 약간 높게 나왔다. 60℃에서 추출할 때 브라질과 인도네시아 산 커피의 산도가 0.
- 산지별 커피의 볶음 정도에 따른 명도 변화는 Table 4와 같았는데, 콜롬비아 종이 light 및 medium roasting 시 명도가 27.2, 21.0으로 가장 낮았으며 light roasting 시 명도가 가장 높은 것은 29.5의 에티오피아 종이었고, medium roasting 에서는 24.1 의 인도네시아 종이었다. Dark roasting 시에는 콜롬비아 종이 16.
- 생두에 비하여 볶은 커피 원두의 카페인 함량이 전체적으로 높게 나타났는데, 이는 볶는 과정에 수분이 증발하여 상대적으로 카페인 함량이 높아졌기 때문이며, 볶는 온도에 따라서는 온도가 높을수록 카페인 함량이 약간 줄어드는 경향을 보여 주었다. 이는 높은 온도에서 볶으면 카페인이 비산하므로 원두에 함유된 카페인 함량이 감소되기 때문이다.
- 생두의 종류별 수분함량은 Table 3과 같이 콜롬비아 생두의 수분 함량이 10.3%로 가장 높았으며 그 외의 생두는 수분함량이 8.5〜9.5% 범위로 비슷하였다. 이는 수확한 생두를 처리하는 방식에서 물을 다량 사용하는 습식법과 태양 빛에 바로 건조하는 건식법이 있는데, 이 가운데 습식법으로 처리한 원두가 건식법으로 처리한 원두보다 수분함량이 높은 경향이 있기 때문이다.
- 에티오피아와 브라질 커피도 콜롬비아 커피와 비슷한 경향을 보였는데, 이는 arabica와 robusta종의 차이이며 더 높은 추출온도에서도 유사한 경향을 나타내었다. 이는 카페인이 물에 잘 용출되며 냉수보다는 열수에 더 잘 용해된다는 것을 보여주며 높은 온도인 89℃와 98℃에서의 온도에 따른 카페인 추출의 정도는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 그리고 추출온도별 카페인 함량을 분석한 결과 낮은 온도에 비해 높은 온도에서 추출할 경우, 카페인 함량이 증가하는 추세를 보였다. 이상의 결과에서 arabica 종인 콜럼비아 커피가 카페인 함량은 적은 반면 향미는 더 풍부하여 다른 품종의 커피보다 맛이 더 좋은 것으로 나타났다.
- 즉, 생두의 카페인 함량은 콜롬비아 에티오피아, 브라질 커피가 각각 11.19, 12.08, 12.56 mg/g으로 나타났으며 인도네시아, 베트남 커피는 23.15, 22.36 mg/g이었는데 이러한 결과는 arabica종과 robusta종의 차이에서 기인하는 것으로 사료되며 일반적으로 arabica종이 robusta종보다 카페인 함량은 적은 반면 향미는 풍부함을 보여 콜롬비아 종이 인도네시아, 베트남 커피보다 맛이 더 훌륭한 것으로 알려져 있다,
- 추출온도에 따른 pH는 원산지별, 종류별로 큰 차이를 보이지 않았으며, 산도의 경우 추출온도가 낮을수록 수치가 높게 나타나는 경향을 보였는데, 특히 에티오피아 커피와 인도네시아 커피의 산도가 높게 나타났다. 고형분 함량 변화의 경우 원두 내부의 세포구조가 완전히 팽창되어 있는 상태에서는 추출액이 쉽게 통과하므로 추출온도가 빠르게 떨어지지 않아 고형분의 함량이 증가하는 경향을 보였는데, 커피 중 콜롬비아 커피의 고형분 함량이 전체 추출온도에서 모두 가장 높게 나타났다.
- 커피 생두와 원두의 카페인 함량을 분석한 결과 Table 8과 같이 robusta종이 arabica종보다 함량이 2배 정도 높은 것으로 나타났으며, 볶은 원두가 커피 생두에 비해 조금 높게 나타났다.
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