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문제 정의
- 이와 같이 커피에 관한 여러가지 연구 결과가 있으나 본 연구에서는 커피의 로스팅 정도에 따른 생리활성과 향기 성분 중 고소한 향, 구운 향을 내는 pyrazine 화합물의 생성을 비교 및 분석하여 가장 적합한 로스팅 조건을 연구하고자 한다.
가설 설정
- 2) The values represent the mean+SD (n=3), means with difference superscripts in the same column are significantly different (p<0.05).
제안 방법
- 4종류의 커 피 원두(CS, Colontoa superimo, EY, Ethiopia yirgacbeffee, IM, Indonesia mandheling, IMM, India monsooned malabar AA를 생두(raw coffee bean)와 각각 다른 온도(20Q 250℃와 시간(10, 15, 20 min)으로 로스팅하였으며, 최적의 로스팅 조건을 찾기 위하여 로스팅 중에 변화되는 pyra2inee- 비롯한 몇 가지 성분과 항산화, 항당뇨효과를 조사하였다. Caffeine 함량은 로스팅 정도에 따라 크게 차이를 보이지 않았으나, 5-caffeoylquinic acid와 total phenolic compounds는 대체로 로스팅이 강해질수록 크게 감소하였다.
- 변형하여 실험하였다. 96 weU plate에 농도별(1000, 500, 100, 10, 1 및 0.1 ug/mL)로 희석한 커피 추출물 200 uL와 사용 직전에 만든 02 mM DFFH를 100 uL 넣고 혼합하여 실온에서 30분 동안 반응시킨 후, microplate reader (EL800, BioTek, Winooski, PA, USA)를 사용하여 517 nm 에서 흡광도를 측정하였다. 각 시료 추출물의 DPPH 라디칼 소거 활성은 실험구와 음성대조구의 흡광도를 구하여 백분율(%)로 표시 하였다.
- 6), 40 mM HCl 에 녹인 10 mM TPTZ 및 20 mM iron(IH) chloride를 10:1:1 로 실험직전에 만들어 사용하였다. 96 well plate에 반응액 200 uL와 농도별로 희석된 시료 50 uL를 혼합한 후 3기에서 15분간 반응시킨 후 590 nm에서 흡광도를 측정하였으며, 대조군으로 trolox의 환원력 과 비교하였다.
- ABTS radical을 이용한 항산화력 측정은 ABTS cation decolorization assay 방법 (20)을 수정하여 실시하였다. 7 ABTS 용액과 2.
- DPPH See radical scavenging 활성 측정은 Heo 등의 방법 (19)을 변형하여 실험하였다. 96 weU plate에 농도별(1000, 500, 100, 10, 1 및 0.
- Pyrazine류 분석은 CaprioU 등의 방법(18)을 변형하여 사용하였다. 생두와 로스팅 온도와 시간이 다른 각각의 커피 원두 분말 15 g을 에스프레소 머신(Grand Doge, BFC Co.
- 커피 추출물이 담긴 vial을 headspace SPME(solid phase micro extraction)법으로 60t heating block에서 가열하여 커피 추출액에서 휘발되는 향기성분을 SPME fiber 에 30분간 흡착시킨 후 GC(HP 7890A, AgUent tedinologies, Palo Alto, CA, USA), MSD(HP 5975C, Agilent technologies)로 분석하였다. SPME Hber는 polydimethyl- siloxane/divinylbenzene(PDMS/DBV) fiber(Supelco Inc., Bellefonte, PA, USA)를 사용하였고 분석 columne HP-5MS(0.25 ㎛ x 0.25 mm x30 m, Agilent technologies)를사용하였다.
- a-Amylase 저해활성은 환원당 분석법(23)을 응용하여 효소원으로 사람의 타액 amylase를 사용하고 기질로서 0.5% staeh를 이용하여 효소활성을 측정하였다. 효소액 50 uL, sample 50 uL 05% starch 100 uL 0.
- a-Glucosidase 저해활성은 nitrophenol 분석법(22)을 응용하여 측정하였다. 0.
- 1 ug/mL)로 희석한 커피 추출물 200 uL와 사용 직전에 만든 02 mM DFFH를 100 uL 넣고 혼합하여 실온에서 30분 동안 반응시킨 후, microplate reader (EL800, BioTek, Winooski, PA, USA)를 사용하여 517 nm 에서 흡광도를 측정하였다. 각 시료 추출물의 DPPH 라디칼 소거 활성은 실험구와 음성대조구의 흡광도를 구하여 백분율(%)로 표시 하였다. 양성대조군으로 BHT와 a-tocopherol 의 소거활성과 비교하였다.
- 96 well plate에 ABTS 용액 200 uL와 농도별로 희석한 시료 100 UL를 섞고 1분 후 732 nm에서 흡광도를 측정하였다. 각시료 추출물의 ABTS 라디칼 소거 활성은 실험구와 음성대조 구의 흡광도를 구하여 백분율(%)로 표시 하였다. 양성대조군으로 BHT와 a-tocopherol의 소거활성과 비교하였다.
- 5 mL의 물을 가하고 잘 교반 한 후 540 nm에서 흡광도를 측정하였다. 대조군은 acaibose를사용하였으며, 실험구와 음성대조구의 흡광도를 구하여 백분율(%)로 표시하였다.
- 생두와 로스팅 온도와 시간이 다른 각각의 커피 원두 분말 15 g을 에스프레소 머신(Grand Doge, BFC Co., Italy)으로 추출하여 5 mL씩 headspace용 vial에 담고 마개로 완전 밀봉하였다. 커피 추출물이 담긴 vial을 headspace SPME(solid phase micro extraction)법으로 60t heating block에서 가열하여 커피 추출액에서 휘발되는 향기성분을 SPME fiber 에 30분간 흡착시킨 후 GC(HP 7890A, AgUent tedinologies, Palo Alto, CA, USA), MSD(HP 5975C, Agilent technologies)로 분석하였다.
- 각 시료 추출물의 DPPH 라디칼 소거 활성은 실험구와 음성대조구의 흡광도를 구하여 백분율(%)로 표시 하였다. 양성대조군으로 BHT와 a-tocopherol 의 소거활성과 비교하였다.
- 각 시료 추출물의 DPPH 라디칼 소거 활성은 실험구와 음성대조구의 흡광도를 구하여 백분율(%)로 표시 하였다. 양성대조군으로 BHT와 a-tocopherol 의 소거활성과 비교하였다.
- 1 M NaOH 100 uL를 가하여 반응을 정지시키고 405 nm에서 흡광도를 측정하였다. 이때 활성 비교를 위해 제2형 당뇨치료제에 쓰이는 acarbose를 사용하였으며, 실험구와 음성대조 구의 흡광도를 구하여 백분율(%)로 표시하였다.
- "를 구입하였다. 커피 원두는 열풍로스터 (Genecafe CBR-101A, Genesis Co., Korea)를 사용하여 20 OC와 250X:에서 각각 10, 15, 20분 로스팅하였다.
- , Italy)으로 추출하여 5 mL씩 headspace용 vial에 담고 마개로 완전 밀봉하였다. 커피 추출물이 담긴 vial을 headspace SPME(solid phase micro extraction)법으로 60t heating block에서 가열하여 커피 추출액에서 휘발되는 향기성분을 SPME fiber 에 30분간 흡착시킨 후 GC(HP 7890A, AgUent tedinologies, Palo Alto, CA, USA), MSD(HP 5975C, Agilent technologies)로 분석하였다. SPME Hber는 polydimethyl- siloxane/divinylbenzene(PDMS/DBV) fiber(Supelco Inc.
- 5 mL/min, 시료 주입 량은 10 uL, UV 검출기의 파장은 275 nm(caffeine)와 325 nm(5-caffeoylquinic acid)이었다. 표준용액은 100, 50, 25, 12.5, 6.25, 3.125, 1.5625 ppm으로 만들어 검량곡선을 작성한 다음 시료에 대하여 각각의 함량을 계산하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 사용한 커피는 국내 수입상에서 4종의 커피 원두(CS, Colombia supremo, EY, Ethiopia yirgachsfke G2; IM, Indonesia mandheling Gl; IMM, India monsooned malabar "를 구입하였다. 커피 원두는 열풍로스터 (Genecafe CBR-101A, Genesis Co.
데이터처리
- 분석결과의 통계처리는 SAS(Statistical Analysis System, 9.0, SAS Institute, Caiy, NC, USA) software를 이용하였으며, 통계적 유의성 검정을 위해 분산분석(ANOVA)과 Duncan's multiple range test를 실시하였다.
이론/모형
- FRAP에 의한 항산화력의 측정은 Bende와 Strain의 방법 (21)에 따라 측정하였다. Reaction solutione 300 mM acetate buffer(pH 3.
- 상등액을 0.45 ㎛ membrane filter로 여과하여 Bradbury와 Weers의방법(16)에 따라 HPLC로서 동시분석하였다. Analytical columne Waters yBondapak머 Ci8(3.
- 커피 추출물 총 페놀 함량은 Folin-Denis법(17)에 따라 실험하였다. 커 피 분말 200 mg에 methanol 2 mL을 가한 후 601 water bath에서 6시간 방치하고 원심분리(5, 000 rpm, 10 min) 후 0.
- 커피의 로스팅 조건에 따른 항산화능을 DPPH, ABTS 및 FRAP 방법으로 측정하였다(Table 3).
성능/효과
- Pyrazine 화합물은 전체 향기성분의 함량에 대한상대 적 pyrazine 함량(RAP, relative amount of pyrazine, %) 으로 나타내었다. 4종의 커피에서 생성된 pyrazine 화합물은 CS, EY, IM 및 IMM에서 각각 0.01 ~10.69%, 0.2-7.84%, 0.5-4.56% 및 1.12~14.77%로 IMM에서 가장 많이 생성되었다. 이것은 CS, EY 및 IMe 아라비카 종인 것에 비해 IMMe 로부스타 종이 섞인 켄트종이며, 생두를 인위적으로 숙성시켰기 때문에 풍부한 향이 나는 것으로 생각된다.
- Table 1에 나타내었다. 5-Caffeoylquinic acid는 로스팅 강도가 강해질수록 급격히 감소하는 경향을 보였으며, 생두에 비하여 가장 강한 로스팅 조건(250℃, 20 min)에서 CS는 약 82.1%, EY는 86.2%, IMe 85.0% 및 IMMe 89.0% 감소하였다. Suh 등(9)의 연구에서도 본 연구결과와 유사한 경향으로 에티오피아 및 브라질산 원두를 강하게 로스팅하였을 때 5-caffeoylquinic acid이 크게 감소하였다고 보고하였다.
- 조사하였다. Caffeine 함량은 로스팅 정도에 따라 크게 차이를 보이지 않았으나, 5-caffeoylquinic acid와 total phenolic compounds는 대체로 로스팅이 강해질수록 크게 감소하였다. Pyraane 화합물은 IMM에서 가장 많이 생성되었으며, 250C에서는 시간이 경과할수록 급격히 줄어들었다.
- Caffeine 함량은 로스팅 정도에 따라 크게 차이를 보이지 않았으나, 5-caffeoylquinic acid와 total phenolic compounds는 대체로 로스팅이 강해질수록 크게 감소하였다. Pyraane 화합물은 IMM에서 가장 많이 생성되었으며, 250C에서는 시간이 경과할수록 급격히 줄어들었다. DPPH 라디칼 소거활성은 같은 처리농도에서의 BOT와 a-tocopherol의 활성에 비하여 대부분 80% 이상의 효과를 나타내었다.
- a-Amylase 저해 활성에서는 acarbose 0.2 mg/mL의 농도에서 55.81±1.85%의 활성을 나타내었으며 같은 농도에서 커피 추출물(CS, EY, IM 및 IMM)의 활성은 각각 30.71±1.90~54.00±0.35%, 32.74±2.70~59.48±1.86%, 33.26 ±0.81~56.54±1.12% 및 27.81±0.22~49.89±0.68%로 이 또한 생두와 200C에서 로스팅 한 원두에서 우수한 활성을 나타내었으나 로스팅이 강해질수록 활성이 저하되었다. Anderson 등(37)은 녹차와 우롱차, 홍차에서 모두 차에 함유된 카페인이 카테킨과 같은 폴리페놀 성분과 더해졌을 때 인슐린 활성이 강화되었다고 보고하였다.
- a-Glucosidase 저해 활성은 acaibose가 0.2 mg/mL의 농도에서 45.72±0.73%의 활성을 나타내었고 같은 농도에서 커피 추출물(CS, EY, IM 및 IMM)의 활성은 각각 7.83± 3.05~43.60±1.97%, 9.29±4.88~44.50±1.43%, 6.85±1.27- 40.97 ±1.15% 및 0.98±0.73~36.00±1.12%로 acarbose와 비교하였을 때 활성이 다소 낮으나 생두와 2(XTC에서 로스팅 된 원두에서는 상당한 항당뇨활성을 보였으나 로스팅이 강해질수록 급격히 활성이 저하되었다.
- 모든 품종에서 생두일 때에는 pyrazine 화합물이 거의 생성되지 않았으나, 로스팅이 시작되면서 생성되기 시작하였다. 결과적으로 200℃에서는 10분 보다 15분 로스팅 하였을 때 증가하였으나 20분 로스팅 했을 때에는 감소하기 시작하였다. 250℃에서는 10분간 로스팅하였을 때가 가장 많이 생성되었으며 시간이 경과할수록 급격히 줄어들었다.
- a-Glucosidase 저해 활성은 유의할 만한 수준이었으나, 25℃에서 20분 roasting할 경우에는 활성이 80% 이상 줄어들었으며, a-amylase 저해활성도 유사한 경향이었다. 이러한 결과로 로스팅 정도에 따른 생리활성과 커피의 고소한 향과 초콜릿 향을 내는 pyrazine 화합물의 생성을 종합적으로 보았을 때, 2(XTC에서 15분 정도 로스팅하는 것이 가장 최적의 조건인 것으로 판단하였다. 따라서 이러한 결과는 커피산업에서 로스팅 조건을 달리한 원두커피의 향과 생리활성이 높은 커피를 생산하는데 활용될 수 있을 것이라 기대된다.
- Table 1에 나타낸 바와 같이 caffeine 함량은 로스팅이 강해질수록 약간씩 감소하는 경향이었다. 즉 생두의 caffeine 함량에 비하여 가장 강한 로스팅 조건 (25020 min)에서 CS는 약 28%, EY는 10.1%, IMe 9.9% 및 IMMe 7.5%정도 줄어들었다. 이러한 결과는 Kim과 Park(12)이 매우 강한 로스팅 공정이 아닌 경우 카페인의 손실은 매우 적으며, 로스팅 정도에 따라 거의 변화를 보이지 않는다는 보고와 일치하였다.
- 로스팅이 강해질수록 크게 감소하였다. 즉, 생두의 총 페놀 함량에 비하여 200℃에서는 손실이 7.2%이하로 적었으나, 250℃에서는 품종별로 26.6-42.1% 로 크게 감소하였다. Kim과 Han(5)은 로스팅 이 진행되면서 총 페놀화합물 함량이 다소 감소한다고 보고하였다.
후속연구
- 이러한 결과로 로스팅 정도에 따른 생리활성과 커피의 고소한 향과 초콜릿 향을 내는 pyrazine 화합물의 생성을 종합적으로 보았을 때, 2(XTC에서 15분 정도 로스팅하는 것이 가장 최적의 조건인 것으로 판단하였다. 따라서 이러한 결과는 커피산업에서 로스팅 조건을 달리한 원두커피의 향과 생리활성이 높은 커피를 생산하는데 활용될 수 있을 것이라 기대된다.
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