원두커피 향미 성분의 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 포장재에서의 저장 차이 분석 Analysis of Flavor Components of Coffee Beans in Polyethylene and Polypropylene Packaging Materials during Storage원문보기
전 세계적으로 커피 시장이 매년 커지고 있고 이에 따라 커피 포장지의 수요 역시 증가하고 있지만 제품에 직접적으로 접촉하게 될 씰란트 층에 사용되는 PE 재질과 PP 재질이 커피 향에 미치는 영향에 대한 연구는 부족한 실태이다. 본 연구에서는 전자코(Electronic nose)와 기체크로마토그래피와 질량분석기(GC/MS)를 이용하여, PP와 PE 재질의 파우치에 커피를 담아 향기 패턴과 향 물질의 변화를 연구해 보았다. 저장기간에 따른 휘발성분 분석 결과, 커피의 향기 성분 분석에 적합한 지표 물질은 pyridine이었다. 추가적으로 온도($4^{\circ}C$, $25^{\circ}C$ and $40^{\circ}C$)와 탈산소제의 유무에 따른 향기 패턴 변화 역시 관찰하였다. 그 결과, 미미하게나마 PP계열 포장재가 PE계열 포장재보다 보향성이 좋았으나 재질에 의한 성능의 변화는 거의 없다는 결과를 얻었다. 오히려 재질보다는 온도에 의한 향기 패턴 변화가 지배적이었다. 냉장 유통($4^{\circ}C$)이 가장 좋은 보관 온도였고 짧은 기간 내에 판매가 이루어지는 것이 이상적이다.
전 세계적으로 커피 시장이 매년 커지고 있고 이에 따라 커피 포장지의 수요 역시 증가하고 있지만 제품에 직접적으로 접촉하게 될 씰란트 층에 사용되는 PE 재질과 PP 재질이 커피 향에 미치는 영향에 대한 연구는 부족한 실태이다. 본 연구에서는 전자코(Electronic nose)와 기체크로마토그래피와 질량분석기(GC/MS)를 이용하여, PP와 PE 재질의 파우치에 커피를 담아 향기 패턴과 향 물질의 변화를 연구해 보았다. 저장기간에 따른 휘발성분 분석 결과, 커피의 향기 성분 분석에 적합한 지표 물질은 pyridine이었다. 추가적으로 온도($4^{\circ}C$, $25^{\circ}C$ and $40^{\circ}C$)와 탈산소제의 유무에 따른 향기 패턴 변화 역시 관찰하였다. 그 결과, 미미하게나마 PP계열 포장재가 PE계열 포장재보다 보향성이 좋았으나 재질에 의한 성능의 변화는 거의 없다는 결과를 얻었다. 오히려 재질보다는 온도에 의한 향기 패턴 변화가 지배적이었다. 냉장 유통($4^{\circ}C$)이 가장 좋은 보관 온도였고 짧은 기간 내에 판매가 이루어지는 것이 이상적이다.
Although the global coffee market is growing every year and the demand for coffee wrapping paper is increasing accordingly, research on the effect of PE material and PP material on the coffee aroma used in the sealant layer, which will directly contact the product, is lacking. In this study, we stud...
Although the global coffee market is growing every year and the demand for coffee wrapping paper is increasing accordingly, research on the effect of PE material and PP material on the coffee aroma used in the sealant layer, which will directly contact the product, is lacking. In this study, we studied the change of aroma patterns and flavor materials by adding coffee to PP and PE pouches. In addition, we observed changes in aroma patterns depending on the temperature and the presence of the deoxidizer. As a result, it was found that the PP type packaging material was slightly better than the PE type packaging material, but the performance was hardly changed by the material. Rather, the change in the aroma pattern due to temperature was dominant rather than the material. It is ideal that refrigerated distribution ($4^{\circ}C$) is the best storage temperature and sales are done within a short period of time. Among the indicators, pyridine was the most suitable material to study and there are many data about pyridine. Therefore, it is expected that the results can be derived by using pyridine.
Although the global coffee market is growing every year and the demand for coffee wrapping paper is increasing accordingly, research on the effect of PE material and PP material on the coffee aroma used in the sealant layer, which will directly contact the product, is lacking. In this study, we studied the change of aroma patterns and flavor materials by adding coffee to PP and PE pouches. In addition, we observed changes in aroma patterns depending on the temperature and the presence of the deoxidizer. As a result, it was found that the PP type packaging material was slightly better than the PE type packaging material, but the performance was hardly changed by the material. Rather, the change in the aroma pattern due to temperature was dominant rather than the material. It is ideal that refrigerated distribution ($4^{\circ}C$) is the best storage temperature and sales are done within a short period of time. Among the indicators, pyridine was the most suitable material to study and there are many data about pyridine. Therefore, it is expected that the results can be derived by using pyridine.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 PE 계열과 PP 계열의 커피포장재의 재질에 따른 커피 원두의 향미성분 유지 성능 차이를 비교분석하기 위해 기존의 PET와 AL 두 층에 LLDPE와 CPP를 코팅하여 4°C, 25°C와 40°C 보관 중 커피의 향미성분 변화패턴을 전자코 (electronic nose)와 기체 크로마토그래피와 질량분석기(gas chromatography/mass spectrometry:GC/MS)를 이용하여 분석하였다. 추가적으로 커피빈의 산화 방지를 위해 커피 포장재에 사용될 수 있는 탈산소제가 커피의 향미성분에 끼치는 영향 또한 분석하고자 하였다.
제안 방법
따라서 본 연구에서는 PE 계열과 PP 계열의 커피포장재의 재질에 따른 커피 원두의 향미성분 유지 성능 차이를 비교분석하기 위해 기존의 PET와 AL 두 층에 LLDPE와 CPP를 코팅하여 4°C, 25°C와 40°C 보관 중 커피의 향미성분 변화패턴을 전자코 (electronic nose)와 기체 크로마토그래피와 질량분석기(gas chromatography/mass spectrometry:GC/MS)를 이용하여 분석하였다. 추가적으로 커피빈의 산화 방지를 위해 커피 포장재에 사용될 수 있는 탈산소제가 커피의 향미성분에 끼치는 영향 또한 분석하고자 하였다.
시료의 향미성분 분석은 전자코(Electronic nose system)과 기체크로마토그래피와 질량분석기(Gas Chromatography/ Mass Spectrometry, GC/MS)를 사용하였다. 분석을 위한 샘플링은 20 mL vial에 시료를 2 g씩 넣어 밀봉(clamping) 후 사용하였다.
실험은 기존에 유통되는 커피와 동일한 조건을 유지하기 위하여 두 가지 재질의 포장재에 신선한 원두를 넣어 보관하는 방법으로 진행하였다. 본 실험에 사용된 생두는 Coffee Tucan에서 수입한 아라비카(Arabica) 품종인 콘도르 우일라 수프레모 콜롬비아(Condor Huila Superemo Colombia)를사용하였다(Table 1).
커피의 향미성분 분석은 포장된 원두로부터 포장재 Headspace로 이행되는 성분 분석을 위해 gas tight syringe를 사용하였으며, 원두의 신선도 확인을 위한 지표물질을 선정하여 포장재별 보관온도 및 보관기간에 따른 신선도를 확인하였다(Table 4).
로스팅이 끝난 커피빈은 로스팅 직후 3분간 냉각하였고, 포장은 향기 손실을 줄이기 위해 로스팅 후 각각의 200 g 파우치에 정량을 담고 밀봉하여 포장하였다. 포장이 끝난 시료는 각각 4°C, 25°C, 및 40°C의 항온조에 저장하면서 0일, 5일, 30일, 및 120일의 기간별로 휘발성 성분 분석을 실시 하였다(Table 3).
대상 데이터
실험은 기존에 유통되는 커피와 동일한 조건을 유지하기 위하여 두 가지 재질의 포장재에 신선한 원두를 넣어 보관하는 방법으로 진행하였다. 본 실험에 사용된 생두는 Coffee Tucan에서 수입한 아라비카(Arabica) 품종인 콘도르 우일라 수프레모 콜롬비아(Condor Huila Superemo Colombia)를사용하였다(Table 1). 아라비카 생두는 로부스타(Robusta) 품종에 비해 신선도에 민감하며 유기산과 각종 미향이 많아 향미성분의 측정 시 더 많은 정보를 얻을 수 있으며, 단일 농장에서 단일 시기에 생산, 수입되어 신뢰성 높은 측정이 진행될 수 있다.
이론/모형
GC/MS (7890b, Agilent technologies, USA) 분석은 시료의 휘발성 향기성분을 추출하기 위한 방법으로 DHS (dynamic head space) 방법을 사용하였다6) . 고정상은 DB-5MSUI column을 사용하였으며, oven온도는 40°C에서 250°C까지 분당 5°C씩 상승하여 2분간 유지하였다.
로스팅한 커피빈의 포장에 사용된 파우치는원-웨이 벨브(one-way valve)를 부착한 다층의 PET 12 µm / AL 7 µm / LLDPE 60 µm과 PET 12 µm / AL 7 µm / CPP 60 µm을 각각 사용하였다. 커피 포장재의 LLDPE와 CPP의 합지(lamination)는 각각 드라이 라미네이션 방법을 사용하였으며, 접착제로는 Loctite Liofol LA 6159(Henkel, Dusseldorf, Germany)를 사용하고 45°C에서 24시간 경화시켰다. 파우치에 사용된 PE와 PP의 기체 투과도는 Table 2와 같다5) .
성능/효과
3에 나타내었다. 분석결과 신선한 저장 0일째 원두가 양의 방향에 위치하는 반면, 저장 기간이 증가할수록 음의 방향으로 이동하는 경향을 보이며 원두의 산패가 진행되는 양상을 보였다. 축에서 나타난 %수치는 축의 이동에 대한 기여도와 같다.
실험 결과 두드러진 변화를 보인 성분은 pyridine이었고 pyridine은 이미 여러 논문이나 자료로도 많이 알려져 있는 커피의 대표적인 향기 성분이다13,14) . 포장 조건 별 25°C 온도에서, 저장기간에 따른 pyridine 함량변화는 저장 5일까지는 포장 조건에 따른 차이가 없었으나, 탈산소제 없이 PP 포장재에 보관하였을 때에는 저장 30일째에 pyridine 함량이 크게 감소하였다.
6 mg/m2이라고 보고되었다. 이는 PE에 비해 PP의 용융점이 높고, 두 재질간의 구조적 차이로 인한 것으로 사료되며, 본 연구에서 PP 재질의 필름이 PE 재질의 필름보다 보향성이 우수하다는 것과 일맥상통하는 결과이다.
후속연구
이는 탈산소제 내부의 철이 오히려 커피의 산화를 촉진시키는 촉매 역할을 하여 부정적인 영향을 미친 것으로 추정된다. 철이 아닌 유기물 계열의 탈산소제를 사용하여 이에 따른 향기 패턴 변화에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 사료된다.
063 ppm으로 알려져 있다. 추가적인 연구 시 pyridine을 이용하여 패키지별 산패의 변화를 측정하여 패키지 성능 분석에 활용할 수 있을 것으로 보인다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
커피빈 포장지 성분인 LLDPE와 CPP란?
시중에 주로 유통되는 커피빈의 포장지로는 polyethylene terephthalate (PET), aluminum (AL), linear low-density polyethylene (LLDPE)의 3겹 라미네이션(lamination) 필름으로 이루어져 있고, 경우에 따라 LLDPE 대신 casted polypropylene (CPP)가 사용되기도 한다. LLDPE와 CPP는 제품에 직접적으로 접촉하게 되는 씰란트 층에 사용되고 커피의 향 유지에 직접적인 연관성이 있는 부분이지만 이와 같은 씰란트 층의 재질에 따른 커피 향미의 변화에 대한 연구는 미흡한 실태이다.
로부스타 품종에 비해 아라비카 생두가 커피의 향미에 대한 연구에 더 적합한 이유는?
본 실험에 사용된 생두는 Coffee Tucan에서 수입한 아라비카(Arabica) 품종인 콘도르 우일라 수프레모 콜롬비아(Condor Huila Superemo Colombia)를사용하였다(Table 1). 아라비카 생두는 로부스타(Robusta) 품종에 비해 신선도에 민감하며 유기산과 각종 미향이 많아 향미성분의 측정 시 더 많은 정보를 얻을 수 있으며, 단일 농장에서 단일 시기에 생산, 수입되어 신뢰성 높은 측정이 진행될 수 있다. 로스팅한 커피빈의 포장에 사용된 파우치는원-웨이 벨브(one-way valve)를 부착한 다층의 PET 12 µm / AL 7 µm / LLDPE 60 µm과 PET 12 µm / AL 7 µm / CPP 60 µm을 각각 사용하였다.
커피빈의 로스팅 후 포장 및 저장 유통 조건이 최종 커피제품의 품질 및 향미성분에 중요한 요인인 이유는?
커피의 향미성분은 커피의 맛과 품질을 결정하는 중요한 요인으로, 커피에는 furan, pyrazine, pyrrole, ketone, hydrocarbon, aldehyde, alcohol, esters, oxarole, thiopene, thiazole, phenol, acids, sulfide 등 800여 가지의 다양한 성분들을 포함하고 있다2,3) . 이러한 커피의 향미성분들은 로스팅 후 발생한 커피빈 내부의 이산화탄소에 의해 산화가 지연되지만4) , 강한 휘발성을 갖고 있어 커피의 저장 및 유통 조건에 따라 내부의 이산화탄소 방출과 함께 향미성분도 쉽게 소실되어 최종 제품의 맛과 품질에 영향을 끼칠 수 있다. 따라서 커피 품종 및 로스팅, 추출 조건뿐만 아니라, 커피빈의 로스팅 후 포장 및 저장 유통 조건 또한 최종 커피제품의 품질및 향미성분에 중요한 요인이 될 수 있다.
참고문헌 (14)
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