KR20160063628A - 복합 종균의 사용으로 발효한 다양한 맛과 향이 나는 고품질 발효커피의 제조방법 - Google Patents

복합 종균의 사용으로 발효한 다양한 맛과 향이 나는 고품질 발효커피의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 커피 생두를 우리나라 전통식품인 고추장에서 순수 분리한 Bacillus subtilis G2-SH와 사향고양이 분변에서 분리한 Lactobacillus helveticus J-L05를 이용하여 복합적인 방법으로 발효한 발효커피를 제조함으로서 커피의 다양한 맛과 향을 증진시킬 수 있는 발효커피 제조방법을 제공하고 상기 방법으로 제조된 발효커피 생두를 제공하기 위함이다.
본 발명의 발효방법은, 커피 생두를 30℃ 내지 50℃에서 6시간 내지 12시간 동안 불리는 단계; 불린 커피 생두를 흐르는 물로 세척하는 단계; 세척된 커피 생두를 1차 발효시키는 단계; 1차 발효가 완료된 커피 생두를 그대로 살균하는 단계; 살균이 완료된 커피 생두를 냉각하는 단계; 냉각이 완료된 커피 생두를 2차 발효시키는 단계; 발효가 완료된 커피 생두를 열풍 건조하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 커피생두의 발효방법을 제공함으로서 달성될 수 있다.

Description

복합 종균의 사용으로 발효한 다양한 맛과 향이 나는 고품질 발효커피의 제조방법{The producing method for high quality coffee of rich taste and smell by fermentation using composite microorganism}
본 발명은 커피의 생두(bean)를 전통식품인 고추장에서 순수 분리한 Bacillus subtilis G2-SH와 사향고양이 분변에서 분리한 Lactobacillus helveticus J-L05를 이용하여 발효커피를 제조하는 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 일반적으로 단일 미생물로 배양하는 방식과 달리 커피 생두에 2회에 걸쳐 접종 및 배양함으로써 복합적 발효를 유도하여 종래의 일반원두커피 보다 다양한 맛과 향을 낼 수 있는 고품질의 발효커피를 제공함에 있다.
커피는 세계에서 가장 많이 유통 및 소비되는 기호성 음료 식품중의 하나이다. 커피는 원두커피, 분쇄커피, 인스턴트커피, 캔커피 또는 혼합커피 등의 다양한 형태로 가공되어 유통 및 소비되고 있다.
커피는 커피밸트(coffee belt) 또는 커피존(coffee zone)이라 불리는 열대성 기후를 가진 국가들에서 재배된다. 일반적으로 커피의 품종은 크게 아라비카(Arabica), 로부스타(Robusta) 및 리베리카(Riberica)의 3종으로 구분된다. 향미가 우수한 아라비카 품종은 유통량의 70% 가량을 차지하는데 중남미 및 아프리카 등지의 해발 800m 이상의 고산지대에서 많이 재배되며 이중 최상품으로 거래되는 것은 크기가 균일하고 좋은 향을 가지고 있어 해발 1500m 이상의 고산지대에서 생산되는 커피이고, 쓴맛이 강하며 가격이 저렴하며 공업용 원료로도 사용되는 로부스타 품종은 유통량의 25% 가량을 차지하고 인도네시아와 베트남과 같은 동남아시아의 해발 600m 이하에서 재배된다.
커피의 향이나 맛은 생두의 품종, 경작지역의 기후조건과 지역적 특성 및 건조방식, 로스팅 방법, 분쇄방법, 추출방법, 가공방법 등의 여러 가지 요소들의 단일 또는 복합적인 조건에 따라 다르게 나타난다. 또한 동일한 커피 생두를 가지고 취향에 따라 단맛, 쓴맛, 신맛 등이 보다 강조되거나 서로 조화를 이루는 다양한 맛의 커피를 마시고자 하는 소비자의 선호도는 점점 상승하고 있다. 따라서 새롭고 다양한 종류의 커피를 개발하려는 노력은 계속 진행되고 있다.
그중 인도네시아의 사향고양이(Asia palm civet)의 커피열매 배설물로부터 얻은 커피루왁이 독특하고 부드러운 향미가 있다고 하여 커피애호가들에게 고급 커피로 거래되고 있다. 사향고양이 생체 내 발효라는 커피루왁의 생산 특성을 응용한 발효커피에 대한 기술개발이 본격화 되었지만 아직까지 커피 발효에 대한 전문적 기술은 미비하다고 할 수 있다.
예를 들어, 종래의 발효커피에 대한 기술에 있어 한국특허등록 제10-1298557(식물성유산균을 이용한 카페인이 저감된 발효커피 제조방법)의 경우 식물성 유산균을 발효에 접목하여 발효커피 제조를 유도하지만 실질적인 맛은 첨가한 과일농축액에 비중을 두고 있다. 또한 한국특허공개 제10-2014-0011235(발효 커피 및 그의 제조방법)의 경우 식용 가능한 미생물을 이용해 발효커피를 제조하였으나 단일종의 미생물을 이용해 발효한 단순 발효방식에 중점을 두고 있다.
옛날부터 우리나라는 된장, 고추장, 김치와 같이 세계적으로 알려진 전통식품 뿐만 아니라 다양한 식품들을 발효시켜 음식물로 먹어 왔다. 이러한 배경 하에 본 발명은 우리나라 전통식품인 고추장에서 순수 분리한 Bacillus subtilis G2-SH와 사향고양이 분변에서 분리한 Lactobacillus helveticus J-L05를 이용하여 복합적인 발효방식으로 발효하면 커피 본연의 쓴맛과 단맛, 신맛을 한 번에 즐길 수 있으며 커피의 향을 증진시켜 기호성 높은 고품질의 발효커피를 제조할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명의 주된 목적은 커피 생두를 우리나라 전통식품인 고추장에서 순수 분리한 Bacillus subtilis G2-SH와 사향고양이 분변에서 분리한 Lactobacillus helveticus J-L05를 이용하여 복합적인 방법으로 발효한 발효커피를 제조함으로서 커피의 다양한 맛과 향을 증진시킬 수 있는 발효커피 제조방법을 제공하고 상기 방법으로 제조된 발효커피 생두를 제공하기 위함이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위한 실시방법으로 본 발명자는 일반적 발효방식을 변형하여 단일발효가 아닌 복합발효의 방법으로 다양한 맛과 향을 가진 발효커피를 제조하였다.
본 발명에 있어서, 종균은 고추장에서 순수 분리한 Bacillus subtilis G2-SH와 사향고양이 분변에서 분리한 Lactobacillus helveticus J-L05로 해당 미생물의 특징적인 효소에 의해 유기물을 분해하고 그 대사물을 분비하는 다양한 기능을 갖지만, 단일 미생물이 아닌 혼합 미생물일 경우는 미생물간의 성장경쟁을 하게 됨에 따라서 기대와 같이 균일하게 발효를 진행 할 수 없고 어느 소수의 미생물들만이 성장하고 살아남게 된다. 이에 본 발명자는 2회에 걸쳐 발효를 진행함으로써 발효효율을 높였으며, 이는 바실러스 속 미생물을 이용하여 커피 생두의 1차 분해촉진 발효를 진행하고, 유산균 속의 미생물을 이용한 2차 발효를 완료함으로서 최종 커피의 다양한 맛과 향을 증진시킬 수 있는 발효커피 제조방법을 완성하게 되었다.
전술한 본 발명의 발효방법은, 커피 생두를 30℃ 내지 50℃에서 6시간 내지 12시간 동안 불리는 단계; 불린 커피 생두를 흐르는 물로 세척하는 단계; 세척된 커피 생두를 1차 발효시키는 단계; 1차 발효가 완료된 커피 생두를 그대로 살균하는 단계; 살균이 완료된 커피 생두를 냉각하는 단계; 냉각이 완료된 커피 생두를 2차 발효시키는 단계; 발효가 완료된 커피 생두를 열풍 건조하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 커피생두의 발효방법을 제공함으로서 달성될 수 있다.
또한, 커피 생두를 30℃ 내지 50℃에서 6시간 내지 12시간 동안 불리는 것을 특징으로 한다.
또한, 불린 커피 생두를 흐르는 물로 세척하는 것을 특징으로 한다.
또한, 세척된 커피 생두를 Bacillus subtilis G2-SH로 1차 발효시키는 방법으로 종균을 수분함량 20%(v/w) 내지 30%(v/w) 의 1.0×107 내지 5.0×107 cfu/mL 수준으로 접종하고 습도 90% 내지 95%, 온도 30℃ 내지 45℃로 20시간 내지 30시간 동안 발효하는 것을 특징으로 한다.
또한, 1차 발효가 완료된 커피 생두를 100℃ 내지 105℃에서 1시간 내지 2시간 동안 스팀으로 살균하는 것을 특징으로 한다.
또한, 살균 처리된 커피 생두를 2차 발효하는 방법으로 Lactobacillus helveticus J-L05를 30%(v/w) 내지 40%(v/w) 의 1.0×107 내지 5.0×107 cfu/mL 수준으로 접종하고 습도 90% 내지 95%, 온도 25℃ 내지 40℃로 20시간 내지 30시간 동안 발효하는 것을 특징으로 한다.
또한, 2차 발효가 완료된 커피 생두를 50℃ 내지 60℃에서 40시간 내지 50시간 동안 열풍으로 건조하는 방법을 제공함으로서 달성될 수 있다.
본 발명에 의하면, 커피 생두를 우리나라 전통식품인 고추장에서 순수 분리한 Bacillus subtilis G2-SH와 사향고양이 분변에서 분리한 Lactobacillus helveticus J-L05를 이용하여 복합발효 방법으로 발효함으로써 쓴맛, 단맛 신맛이 모두 증강되고 더불어 향이 좋은 발효커피를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 의하면, 항산화 효능 향상과 더불어 탄닌(tannin) 성분의 함량이 감소하여 커피 본연의 떫은맛을 줄여주어 기호성 향상 등의 효과가 있다.
도면 1 : 본 발명의 발효커피 생두를 제조하는 단계를 도시화하여 나타낸 흐름도
도면 2 : 본 발명에서 종균으로 사용된 바실러스 섭틸리스 지2-에스에이치(Bacillus subtilis G2-SH),의 16s rDNA 염기서열
도면 3 : 본 발명에서 종균으로 사용된 락토바실러스 헬베티커스 제이-엘05(Lactobacillus helveticus J-L05)의 16s rDNA 염기서열
본 발명의 이해를 돕고자 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위함이며 본 발명은 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[종균의 분리 1]
코피루왁으로 알려진 사향고양이 분변 일부를 수거하고 0.85% 생리식염수로 1,000배 내지 10,000배가 되도록 희석 후 DifcoTM MRS broth에 bromcresol purple를 최종 0.02%(w/v), agar powder를 1.5%(w/v) 의 농도로하여 121℃에서 15분간 멸균 후 50℃로 식히고 분주하여 굳힌 agar plate에 도말하여 37℃에서 배양하였다. 그 중 유산생성능력이 가장 우수한 균주를 선발하여 2회 계대배양한 콜로니(colony)를 미생물동정 서비스 업체인 솔젠트에 의뢰하여 16s rDNa의 염기서열을 분석하였고, 99%의 상동성을 갖는 Lactobacillus helveticus 로 동정되어 Lactobacillus helveticus J-L05로 명명하였다. 염기서열 데이터는 도면 2에서 제공한다.
[종균의 분리 2]
재래식 고추장을 수거하고 0.85% 생리식염수로 1,000배 내지 10,000배가 되도록 희석 후 BactoTM Tryptic soy broth에 skim milk를 최종 1%(w/v), agar powder를 1.5%(w/v)의 농도로 하여 121℃에서 15분간 멸균 후 50℃로 식히고 분주하여 굳힌 agar plate에 도말하여 37℃에서 배양하였다. 그 중 단백질분해효소(protease) 활성이 가장 우수한 균주를 선발하여 2회 계대배양한 콜로니(colony)를 미생물동정 서비스 업체인 솔젠트에 의뢰하여 16s rDNa의 염기서열을 분석하였고, 99%의 상동성을 갖는 Bacillus subtilis로 동정되어 Bacillus subtilis G2-SH로 명명하였다. 염기서열 데이터는 도면 3에서 제공한다.
커피 생두의 단일 미생물(Bacillus subtilis G2-SH) 발효
커피 생두를 50℃에서 10시간 동안 불린 후 흐르는 물로 세척하고, 그대로 살균한 후 살균이 완료된 커피 생두를 냉각하였다. 냉각이 완료된 커피 생두를 Bacillus subtilis G2-SH을 수분함량 30%(v/w)의 1.0×107 cfu/mL 수준으로 접종하고 습도 90%, 35℃, 24시간 동안 발효시킨 후 발효가 완료된 커피 생두를 열풍 건조하여 제조하였다.
커피 생두의 단일 미생물(Lactobacillus helveticus J-L05) 발효
커피 생두를 50℃에서 10시간 동안 불린 후 흐르는 물로 세척하고, 그대로 살균한 후 살균이 완료된 커피 생두를 냉각하였다. 냉각이 완료된 커피 생두를 Lactobacillus helveticus J-L05를 수분함량 30%(v/w)의 1.0×107 cfu/mL 수준으로 접종하고 습도 90%, 35℃, 24시간 동안 발효시킨 후 발효가 완료된 커피 생두를 열풍 건조하여 제조하였다.
커피 생두의 복합미생물(2속) 연속 발효 1
커피 생두를 50℃에서 10시간 동안 불린 후 흐르는 물로 세척하고, Lactobacillus helveticus J-L05를 최종 수분함량 30%(v/w)의 1.0×107 cfu/mL 수준으로 접종하고 습도 90%, 35℃, 24시간 동안 발효시킨 후 그대로 살균하고, 살균이 완료된 커피 생두를 냉각하였다. 냉각이 완료된 커피 생두를 Bacillus subtilis G2-SH를 수분함량 30%(v/w)의 1.0×107 cfu/mL 수준으로 접종하고 습도 90%, 35℃, 24시간 동안 발효시킨 후 발효가 완료된 커피 생두를 열풍 건조하여 제조하였다.
커피 생두의 복합미생물(2속) 연속 발효 2
커피 생두를 50℃에서 10시간 동안 불린 후 흐르는 물로 세척하고, Bacillus subtilis G2-SH를 최종 수분함량 30%(v/w)의 1.0×107 cfu/mL 수준으로 접종하고 습도 90%, 35℃, 24시간 동안 발효시킨 후 그대로 살균하고, 살균이 완료된 커피 생두를 냉각하였다. 냉각이 완료된 커피 생두를 Lactobacillus helveticus J-L05를 수분함량 30%(v/w)의 1.0×107 cfu/mL 수준으로 접종하고 습도 90%, 35℃, 24시간 동안 발효시킨 후 발효가 완료된 커피 생두를 열풍 건조하여 제조하였다.
[실험 방법]
[분석 1] 관능 평가
본 실시예를 통하여 제조한 발효생두 및 발효하지 않은 생두를 각각 동일한 기기를 사용하여 중볶음 미디엄로스팅하고 동일한 굵기로 분쇄 후 핸드드립형식으로 10g을 물 150mL에 추출하였다. 훈련된 패널 5인과 일반 패널 5인으로 하여금 쓴맛, 단맛, 신맛, 향을 각각 5단계로 평가하도록 하였다(1:매우 나쁨, 2:나쁨, 3:보통, 4:좋음, 5:매우 좋음).
[분석 2] 카페인(caffeine) 함량
본 실시예를 통하여 제조한 발효생두 및 발효하지 않은 생두를 HPLC조건에서 정량하였다. 카페인 표준물질은 순도 99%의 Sigma-Aldrich사(USA)의 표준품을 사용하였고, 내부표준물질로는 아세트아미노펜 표준품을 동일 회사에서 구입하였으며, Waters사의 C18 Bondapak(4.6mm i.d × 150mm, 10μm) column으로 30℃ 온도로 유지하면서 이동상으로는 0.1% phosphoric acid : methanol (65:35 v/v), 유속 1.0mL/min., 파장 275nm의 조건에서 정량하였다.
[분석 3] 탄닌 함량
본 실시예를 통하여 제조한 발효생두 및 발효하지 않은 생두의 탄닌 함량을 AOAC법에 따라 정량하였다. 탄닌의 표준품은 Sigma-Aldrich사(USA)에서 구입하였고 표준물질에 대한 표준곡선을 기준으로 하여 Folin용액과 탄산나트륨(Na2CO3)으로 발색시켜 파장 760nm에서 흡광도를 측정하여 정량하였다.
[분석 4] 항산화 효능
본 실시예를 통하여 제조한 발효생두 및 발효하지 않은 생두를 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH)를 이용해 0.3mM DPPH 용액을 제조한 후 이 용액 100μL와 검액 100μL를 상온에서 10분간 반응시킨 후 파장 540nm에서 흡광도를 측정하여 DPPH 라디칼 소거활성을 측정하였다.
Figure pat00001

[실험 결과]
일반 생두 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4
관
능
평
가		 쓴맛 1.9 2.3 2.6 3.1 3.4
신맛 2.3 2.4 2.0 3.1 3.5
단맛 1.7 2.7 2.7 3.4 3.3
향 2.2 1.6 3.1 3.3 3.4
매우 나쁨(1) ↔ 매우 좋음(5)
카페인(mg/g) 16.76 15.06
(­10%)		 15.25
(­9%)		 13.31
(­20%)		 11.28
(­32%)
탄닌(mg/g) 23.4 21.8
(­6%)		 20.6
(­12%)		 19.7
(­15%)		 18.5
(­20%)
항산화 효능(%) 37.5 42.2
(＋12%)		 39.4
(＋5%)		 41.5
(＋10%)		 45.7
(＋21%)
관능 평가에 있어 상기 표-1에서 보듯이, 복합발효 발효커피인 실시예 3과 실시예 4는 일반원두커피 뿐만 아니라 1차 발효커피인 실시예 1과 실시예 2에 비하여 쓴맛과 신맛의 강도도 증가 하였으며 단맛의 강도 또한 유의할 만큼 증가됨을 알 수 있다. 특히, 실시예 4의 경우가 전체적인 관능평가에서 가장 높은 평을 얻을 수 있었다. 이러한 평가는 쓴맛 또는 신맛이 보다 강한 일반원두커피에 비교하여 본 발명의 발효커피는 쓴맛, 신맛, 단맛이 서로 조화를 이루어 커피 대한 높은 만족도를 나타내었으며 더불어 향 또한 일반원두커피와 비교하여 상당히 좋은 평가를 얻었다.
카페인 함량은 상기 표-1에서 보듯이, 일반원두커피와 비교하여 복합발효 발효커피인 실시예 3과 실시예 4에서 약 20~30% 감소되었고 특히 실시예 4에서 가장 높은 감소치를 보였다. 이는 카페인 성분이 가지는 고유의 쓴맛도 함께 줄어드는 효과를 나타냄을 알 수 있다.
탄닌 함량이 상기 표-1에서 보듯이, 일반원두커피에 비하여 복합발효 발효커피인 실시예 3과 실시예 4에서 약 15~20% 감소되는 결과를 얻었는데 떫은맛을 내는 탄닌 성분의 함량이 감소함으로써 발효커피를 마신 이후에도 개운한 기분을 유지하는 효과를 나타낸다고 할 수 있다.
항산화 효능 또한 상기 표-1에서 보듯이, 일반원두커피와 비교하여 복합발효 발효커피인 실시예 3과 실시예 4에서 10~20% 증가하였고 실시예 4에서 보다 높은 수치의 증가를 보였다. 이는 항산화 효능을 가진 기능성 커피로도 손색이 없다고 할 수 있다.
이상 본 발명에 따르면, 상기 전체적인 실시예를 통해 비교한 결과(표-1)에서 보듯이 복합발효 발효커피가 일반원두커피와 비교하여 관능평가에서 향과 더불어 쓴맛, 신맛, 단맛 모두에서 유의할만한 변화를 확인할 수 있었으며, 이러한 결과는 최근 커피에 대하여 쓴맛, 단맛, 신맛의 조화를 요구하는 소비자들의 기호도 요구변화를 본 발명의 발효커피가 충족시켜주는 고품질의 커피를 제조할 수 있으며, 일반원두커피에 비해 카페인 함량과 탄닌 성분의 함량을 낮추어 종래의 쓴맛 및 떫은맛 커피에서 벗어나 단맛 및 뒷맛이 개운한 커피, 더불어 항산화능이 개선된 기능성 커피의 제조가 가능하게 되었다.
따라서, 본 발명을 통해 시중에 판매되고 있는 일반원두커피 보다 커피애호가들의 기호도를 많이 충족시키는 고품질의 발효커피를 제공할 수 있음을 확인하였다.

Claims (16)

  1. 한국의 전통식품에서 분리한 미생물과 사향고양이 분변에서 분리한 미생물 종균을 접종하여 발효시킨 커피 생두의 발효 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 전통식품은 된장, 간장, 고추장, 젓갈, 막장, 김치 중에서 선택된 어느 하나 또는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 종균은 고추장에서 순수 분리한 Bacillus subtilis G2-SH를 특징으로 하는 방법
  4. 제 1 항에 있어서, 종균은 사향고양이 분변에서 분리한 Lactobacillus helveticus J-L05를 특징으로 하는 방법
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 커피 생두를 30℃ 내지 50℃에서 6시간 내지 12시간 동안 불리는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 불린 커피 생두를 흐르는 물로 세척하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 세척된 커피 생두를 1차 발효시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 1차 발효라 함은 Bacillus subtilis G2-SH을 수분함량 20%(v/w) 내지 30%(v/w)의 1.0×107 내지 5.0×107 cfu/mL 수준으로 접종하여 습도 90% 내지 95%, 온도 30℃ 내지 45℃로 20시간 내지 30시간 동안 발효하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 1차 발효가 완료된 커피 생두를 그대로 살균하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 살균이라 함은 1차 발효된 커피 생두를 100℃ 내지 105℃에서 1시간 내지 2시간 동안 스팀으로 열처리 하는 단계를 특징으로 하는 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 살균이 완료된 커피 생두를 냉각하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 냉각이 완료된 커피 생두를 2차 발효시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 2차 발효라 함은 Lactobacillus helveticus J-L05를 30%(v/w) 내지 40%(v/w)의 1.0×107 내지 5.0×107 cfu/mL 수준으로 접종하여 습도 90% 내지 95%, 온도 25℃ 내지 40℃로 20시간 내지 30시간 동안 발효하는 단계를 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 발효가 완료된 커피 생두를 열풍 건조하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 건조라 함은 50℃ 내지 60℃에서 40시간 내지 50시간 동안 열풍 건조하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 하나의 방법으로 제조된 커피의 발효생두.
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