KR20160134605A - 관능성이 개선된 커피 원두의 제조 방법 - Google Patents

관능성이 개선된 커피 원두의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 관능성이 개선된 커피 원두의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 쓴 맛이 강하고 향미적 특성이 떨어지는 커피 생두로부터 광능성이 개선된 커피 원두를 수득할 수 있고, 미이용자원인 성숙한 녹차잎을 이용하여 재료의 수급이 용이하다. 또한, 커피의 향미생성반응에 요구되는 전구물질을 원두에 침투 혹은 피복시켜 증가시키므로, 로스팅(roasting) 과정에서 자연적인 향미성분 합성반응을 유도하므로 인공적인 향의 첨가와 차별성을 갖는다.

Description

관능성이 개선된 커피 원두의 제조 방법{Method for Preparing Coffee Beans with Improved Sensory Attribute}
본 발명은 관능성이 개선된 커피 원두의 제조방법에 관한 것이다.
커피는 세계에서 가장 많이 유통 및 소비되는 기호성 음료로서, 인스턴트커피, 혼합커피, 캔커피 및 원두커피 등 형태로 판매 또는 소비되고 있다. 소비자가 마시는 커피의 품질은 품종, 재배지의 위치, 기후, 토양조건, 수확 및 가공조건, 건조방법, 저장조건(온도 및 상대습도), 운송방법(용기의 형태 및 크기), 볶음조건, 분말입자 크기, 포장방법, 숙성기간, 숙성방법 등 많은 요인이 작용하고 있다.
건조된 커피 생두의 로스팅(roasting) 과정은 가공 공정 중 가장 중요한 단계로서 생두에서 적당한 색상(color)과 향미가 날 때까지 열(heat)을 가하는 공정으로 최종 원두커피의 품질을 결정하는 다양한 이화학적 반응이 일어나는 단계이다. 로스팅을 수행하는 동안 생두는 흡열/발열반응이 일어나 내부의 구조적 변화 및 팽창이 일어나며, 내부의 수분, 이산화탄소 및 휘발 성분이 외부로 이동하여 증발하며 생두 성분의 변화가 일어난다. 커피의 최종적인 향미는 당류, 지방, 단백질 등의 작은 분자로의 분해 반응과 생성된 작은 분자들의 메일라드(Maillard) 반응 및 스트레커(Strecker) 분해 등에 의한 수많은 화학 성분들의 조합에 의해 결정된다.
커피의 경우 영양적인 측면보다는 독특한 맛과 향미 등의 요인이 특별히 중요한 기호성 음료로서 이는 최종제품의 소비자 가격과도 연관성이 아주 높다. 이와 같이 커피는 생산산지, 건조방법 및 로스팅 방법 등에 의해서 다양한 맛과 향미를 가지게 되므로, 커피의 향미를 개선/발전시키기 위한 다양한 로스팅법, 추출법, 가공법 개발이 계속되고 있다. 커피는 주로 아라비카 종(Coffea arabica) 및 로브스타 종(Coffea robusta)이고, 동일한 조건에서 로스팅하면 종실내 수크로즈(sucrose) 함량은 더 높고 클로로젠산(chlorogenic acid) 등의 폴리페놀(polyphenols) 함량이 더 낮은 아라비카 종에서 더욱 우수한 향미의 커피를 얻는다. 그리고 생산지역 특성으로서 몬순기후 지역인 인도 남부지역에서 생산되는 커피는 몬순 커피(Monsooned Coffee)라고 하며, 이는 생두를 3-4개월 동안 습기 많은 계절풍 바람으로 건조하여 숙성한 것으로서 숙성기간 동안 종자(seed)가 팽창하여 외피 섬유질의 손상과 약화작용이 일어나고 빛깔이 엷은 노란색으로 변한다. 따라서 이 커피는 짙은 맛이 좋다고 하며, 기분 좋은 향기와 풍미가 특징이다.
한편, 인도네시아에서는 사향고양이(Asia palm civet)가 커피열매를 먹고 배설한 커피가 쓴맛이 적고 향미가 좋아지는 것을 발견하여, 자연에서 채취한 배설물 또는 인공적 사육을 통해 얻어진 배설물을 가공한 코피 루왁(kopi luwak)이라는 이름의 독특하고 부드러운 향미를 가지는 커피를 생산하며, 현재 세계에서 가장 비싼 커피로 판매되고 있다. 그러나 이러한 전통적인 방법은 현재 동물학대 및 보호 문제, 실제 생산량 등의 현실적인 문제점을 내재하고 있다. 따라서 동물의 소화기관 내에서 일어나는 일련의 발효작용을 인위적으로 모방 수행한 향미가 개선된 발효커피를 제조하는 다양한 방법이 소개되고 있다.
미국특허 출원 US 2009/0220645 A1 에서는 HCl을 사용하여 pH 1.5-2.0로 조절된 용액에 단백질분해효소(pepsin)와 당질분해효소를 첨가한 후 90분 내지 24시간(10-14시간) 동안 35-40℃에서 반응시키는 방법이 개시된다. 그리고 선택된 미생물을 이용한 발효커피 제조에 관하여, 미국특허 출원 US 2010/0239711 A1은 곰팡이로 진균문류(Eumycota)의 담자균아문(Basidiomycotina), 아스코마이코티나(Ascomycotina)를 멸균조건에서 접종하는 방법, 대한민국 특허출원 제10-2012-0121091호는 생두 또는 내과피 생두에 유산균류 또는 바실러스 균주류 또는 효모류를 접종하여 발효하는 방법으로 20-45℃/상대습도 95-99% 조건에서 6-168시간 동안 수행하며 발효시 셀룰라아제를 생두기준 0.05-5%(w/w) 추가로 포함하는 방법으로서 셀룰라제는 생두의 표면과 내과피의 섬유질을 분해하여 수분이동 및 생산되는 효소작용을 원활하게 하고자 하였다. 대한민국 특허출원 제10-2008-0078777호는 생두를 물에 불린 후 멸균한 후 김치유산균을 접종하여 10-30시간 발효하는 방법을 개시하고 있고, 대한민국 특허출원 제10-2013-0001158호는 다양한 종류의 과일농축액을 커피생두 가수량의 1-10%(v/w)첨가하여 식물성 유산균으로 1-15시간 발효하는 방법을 개시하고 있으며, 대한민국 특허출원 제10-2011-0079120호에서는 버섯 및 홍국균 종균을 이용한 커피생두 발효방법, 조성물 및 발효커피제조 방법으로 생두 기준 정제수는 1:1.0-2.5로 하고 25℃에서 24시간 침지 및 발아시킨 후 멸균하고 상황버섯, 영지버섯, 누루궁뎅이버섯 종균 균사체를 배양 후 접종하여 5-15일 발효시키는 방법을 개시한다. 상기 선행기술은 커피 생두에 미생물 및 효소를 적용하므로 멸균공정이 필요하고, 15일 이상의 기간을 요하는 등 공정상 시간이 소요되므로 경제성이 저하된다는 문제점이 있었다.
한편, 식물체는 성장 및 발달하는 동안 다양한 외부 환경 스트레스에 노출된다. 커피의 종실은 자손번식을 위한 것으로서 외부환경 장해요인을 견디기 위한 첫 번째 보호벽이 큐티클층으로서 생물체의 기계적 보호작용, 수분 발산의 방지를 수행하며 그 다음은 섬유소성분으로 구성된다. 식물의 큐티클은 왁스(wax) 성분 또는 지방산을 함유하는 큐틴(cutin) 막층으로서 생두 커피 종실 무게의 0.2-0.3%를 차지한다. 큐티클은 잎, 줄기, 열매 전면에 있으며 성숙할수록 발달하여 두껍다.
건조된 생두에 함유되는 성분조성 및 함량과 커피의 로스팅 반응과의 관계를 살펴보면, 건조된 생두(Green coffee seed)의 수분함량은 8.5-12%의 범위이고 단백질 함량은 8-12%이다. 단백질은 숙성기간동안에 자체 효소(catalase 및 polyphenol oxidase) 및 종실에 함유된 유기산에 의한 낮은 pH의 작용, 그리고 로스팅 과정에서 높은 온도와 산소 농도에 의한 분해작용으로 대부분 유리아미노산으로 분해되어 메일라드 반응에 필요한 전구물질로 사용된다. 단백질의 분해는 클로로젠산 등의 유기산이 가속화한다. 숙성된 건조커피의 유리아미노산 함량은 4-10 ㎎/g이고, 아라비카 종의 경우 알라닌(alanine)이 1.2 ㎎/g으로 가장 높고, 아스파라긴(asparagine)이 0.66 ㎎/g인 반면에, 로브스타 종은 알라닌이 0.8 ㎎/g, 아스파라긴이 0.36 ㎎/g이다. 잘 로스팅된 커피에서 유리아미노산은 거의 다 소모되어 메일라드 반응 생성물을 합성하는 것으로 알려진다.
건조된 생두는 탄수화물을 50-60% 함유하며, 탄수화물의 조성은 주로 아라비노갈락탄(arabinogalactan)이 60% 차지하고, 갈락토만난(galactomannan)이 25%를 차지하고 그 외 셀룰로즈(cellulose) 등으로 구성되며 특히 아라비노갈락탄 함량은 건조된 생두 무게의 17%를 차지하고 리그닌(lignin)은 약 3%를 함유한다. 생두에 함유되는 리그닌과 아라비노갈락탄은 외부의 물리적 충격에 의한 손상을 방지 역할과 소화기관 내에서 잘 분해되지 않는다. 그리고 커피 향기에 아주 중요한 역할을 수행하는 수크로즈 함량은 아라비카종이 약 9000 ㎎/100 g, 로브스타종이 약 4500 ㎎/100 g으로 낮다. 자유 글루코즈(free glucose)는 30-38 ㎎/100 g, 프럭토즈(fructose) 23-30 ㎎/100 g, 갈락토즈(galactose) 35 ㎎/100 g, 만니톨(mannitol) 50 ㎎/100 g의 범위이고, 이들의 총량은 약 145 ㎎/100 g으로 스크로즈 함량 대비 1.5-3%의 수준으로 함유되고 있으며 저분자화된 이들은 아미노산과 쉽게 반응하여 갈변 및 향미성분을 생성한다.
커피에서 가장 중요한 폴리페놀 물질인 클로로젠산은 이의 위치이성체인 5-카페오일퀸산(5-caffeoylquinic acid)이 약 80%를 차지하며, 이는 염기성 가수분해조건에서 분해가 잘 일어나며 열에도 매우 불안정하다. 특별히 클로로젠산은 커피 음료에서 떫은맛(astringency), 쓴맛(bitterness) 및 신맛(acidity)에 관여한다. 따라서 클로로젠산은 로스팅 과정에서 이성질화(isomerization), 에피머화(epimerization) 및 락톤화(lactonization) 반응을 거치면 색깔과 불쾌한 향기 물질인 페놀(phenol) 및 카테콜(cathecol) 성분 등의 저분자화된 물질로 분해되는 과정을 거친다. 그 결과, 로스팅 정도에 따라 총 클로로젠산 함량은 최초 함량의 1-5% 이하로 감소하고, 일반적인 볶음커피에는 0.5-6 g/건조물 100 g 범위로 함유된다. 로스팅 과정에서 생성되는 클로로젠산 락톤은 쓴맛의 중요 성분으로서 커피 품질에 중요한 요인이다. 로브스타종의 클로로젠산 함량은 아라비카 종보다 2배 정도 더 많이 함유한다(Coffee: Emerging Health Effects and Disease Prevention, First Edition. Edited by Yi-Fang Chu. 2012 John Wiley @Sons, Inc. Published 2012 by Blackwell Publishing Ltd., 2 Coffee Constituents PP 21). 따라서 좋은 향미를 가진 커피음료 제조에는 클로로젠산 함량과 이들의 산화분해반응 생성물의 제어가 중요한 요인으로 판단된다.
커피의 로스팅 온도는 210-240℃ 범위에서 5-15분간 실시하게 된다. 로스팅 과정 중 온도상승과 수반된 일련의 변화를 보면, 130℃에서 수크로즈가 카라멜화가 일어나고 종실이 팽창한다. 160℃ 이상 온도에서는 종실 내외부 온도반응이 진행되어 부피가 크게 증가하고 향의 형성이 시작되고, 대부분의 향미형성 반응은 190℃ 이상에서 급격하게 일어나며 탄수화물과 단백질등이 관련되는 메일라드 및 스트레커 반응이 동시에 일어난다. 따라서 로스팅 중에 일어나는 화학적 열분해, 카라멜화 반응, 메일라드 반응 및 스트레커 분해 등에 요구되는 전구물질의 조성과 함량이 중요한 요인으로 판단되므로 요구되는 조건을 충분하게 만족시키면 생성되는 향 및 풍미 형성을 제어할 수 있을 것으로 판단된다.
따라서 상기의 사실을 살펴보면, 커피의 향미성 휘발 성분의 형성은 전구물질의 함량 및 종실의 온전성 유무에 따라서 차이가 발생하고, 아울러 세포벽 성분인 셀룰로즈, 리그닌(lignin), 헤미셀룰로즈(hemicellulose)가 생두에 상처 없이 온전한 상태이면 볶음(로스팅) 과정에서 종실내부로 열 전달에 영향을 주며, 섬유소 조직에 상처를 주면 볶음이 빨라진다. 또한 몬순 커피에서 보듯이 습기에 때문에 효소가 활성화 되어 저 분자 물질로의 분해, 소실 및 산화작용, 즉 클로로젠산의 부분적인 가수분해 작용이 일어나므로 휘발성 성분 조성에 차이가 난다는 사실을 알 수 있다.
상기에서 살펴본 사실을 비교하면 커피는 크게 아라비가 및 로브스타 종으로 대별되고, 각각의 품종특성에서 아라비카 종은 향미가 더욱 우수하고, 로브스타 커피는 쓴맛이 더욱 강하다. 그리고 이들 원두의 화학적 조성에서는 아라비카 종 원두에 함유되는 수크로즈 함량과 유리아미노산의 함량 비율은 약 5:1이며, 로브스타 종에서는 함량비가 약 2.25:1로 나타났다. 아울러 클로로젠산 함량은 아라비카 종이 약 5 g/건조원두 100 g 이고 로브스타 종은 약 10 g/건조원두 100 g으로 큰 차이가 남을 알았다.
본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
본 발명자들은 관능성이 개선된 커피 원두를 제조하고자 노력하였다. 그 결과, 커피 생두의 클로로젠산을 산화시켜 쓴맛을 완화하고 향미생성 전구물질을 공급하여 관능성이 개선된 커피를 제조함으로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 관능성이 개선된 커피 원두의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 다음의 단계를 포함하는 관능성이 개선된 커피 원두의 제조 방법을 제공한다:
(a) 커피 생두를 산 용액 및 알칼리 용액에 침지하는 단계;
(b) 상기 단계 (a)의 결과물을 녹차잎 추출물에 침지하는 단계;
(c) 상기 단계 (b)의 결과물을 당류 및 아미노산를 포함하는 용액에 침지하는 단계; 및
(d) 상기 단계 (c)의 결과물을 로스팅(roating)하여 커피 원두를 수득하는 단계.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 다음의 단계를 포함하는 관능성이 개선된 커피 원두의 제조 방법을 제공한다:
(a) 커피 생두에 구멍을 내는 단계;
(b) 상기 단계 (a)의 결과물을 녹차잎 추출물에 침지하는 단계;
(c) 상기 단계 (b)의 결과물을 당류 및 아미노산를 포함하는 용액에 침지하는 단계; 및
(d) 상기 단계 (c)의 결과물을 로스팅(roasting)하여 커피 원두를 수득하는 단계.
본 발명자들은 관능성이 개선된 커피 원두를 제조하고자 노력하였다. 그 결과, 커피 생두의 클로로젠산을 산화시켜 쓴맛을 완화하고 향미생성 전구물질을 공급하여 관능성이 개선된 커피를 제조하였다.
본 발명의 관능성이 개선된 커피 원두의 제조 방법을 단계별로 설명한다.
단계 (a): (a-ⅰ) 산 용액 및 알칼리 용액에 침지 ; 또는 (a-ⅱ) 커피 생두의 천공
본 명세서에서, 용어 “커피 생두” 또는 “생두”는 커피 체리(coffee cherry)의 껍질 및 과육을 벗겨낸 로스팅(roasting; 배전)하지 않은 녹색의 커피 열매의 씨앗을 의미한다. 한편, 상기 커피 생두를 로스팅한 커피를 “커피 원두” 또는 “원두”라고 한다. 상기 생두를 로스팅하면 생두 내 수분이 증발되고 커피의 향미를 나타내는 성분들이 활성화되어 커피 원두가 된다.
본 발명의 관능성이 개선된 커피 원두를 제조하기 위해, 커피 생두를 산 용액 및 알칼리 용액에 침지하거나 상기 커피 생두를 침봉으로 구멍을 낸다(천공).
상기 커피 생두를 산 용액 및 알칼리 용액에 침지하거나 침봉으로 구멍을 내어 커피 생두의 큐틴의 제거 및/또는 섬유소 성분의 조직 손상을 유도한다.
본 발명은 커피 생두를 산 용액에 침지한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 산 용액은 강산(strong acid) 0.5-5.0 부피%의 농도를 갖는다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 산 용액은 염산(HCl), 황산(H2SO4) 또는 질산(HNO3) 0.5-4.0 부피% 농도를 갖는다.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 상기 산 용액은 황산 0.5-3.0 부피% 농도를 갖는다.
다음, 상기 산 용액에 침지되었던 커피 생두를 세척하여 알칼리 용액에 침지한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 알칼리 용액은 강염기(strong base) 0.5-5.0 부피%의 농도이다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 알칼리 용액은 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2) 또는 수산화칼슘(KOH) 0.5-4.0 부피% 농도를 갖는다.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 상기 알칼리 용액은 수산화나트륨 0.5-3.0 부피% 농도를 갖는다.
상기 단계 (a-ⅰ)의 커피 생두의 산 용액 및 알칼리 용액 침지는 25-80℃의 반응온도 하에 실시한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 침지는 25-80℃, 30-70℃, 35-60℃ 또는 38-55℃ 반응온도 하에 실시한다.
상기 단계 (a-ⅰ)의 침지는 1-5시간의 반응시간 동안 실시한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 침지는 1-5시간, 1.5-4.5시간 또는 2-4시간 동안 실시한다.
즉, 상기 커피 생두를 산 용액 및 알칼리 용액에 각각 1-5시간, 1.5-4.5시간 또는 2-4시간 동안 25-80℃, 30-70℃, 35-60℃ 또는 38-55℃ 반응온도 하에 침지한다.
본 발명의 단계 (a-ⅰ)는 커피 생두 외피의 큐틴질을 녹여내고 섬유소 조직을 연화 및 파괴하여 단계 (b) 내지 (c)의 처리가 효과적으로 이루어지도록 한다.
상기 단계 (a-ⅰ) 대신, 커피 생두에 구멍을 내는 단계 (a-ⅱ)가 실시될 수 있다.
상기 단계 (a-ⅱ) 커피 생두에 침봉으로 구멍을 낸다. 도 1에서 확인할 수 있듯이, 커피 생두를 침봉으로 구멍을 낸다. 건조된 상태의 커피 생두는 구멍을 내기 어려우므로, 상기 커피 생두를 물에 불린 다음 실시한다.
단계 (b): 녹차잎 추출물에 침지
다음, 상기 산 용액 및 알칼리 용액에 침지되거나 구멍이 난 커피 생두를 녹차잎 추출물에 침지한다.
상기 녹차잎 추출물은 단계 (a)에 의해 외피 및 섬유소 조직이 연화 및 파괴된 커피 생두 내로 침투하여 폴리페놀 산화효소(polyphenol oxidase)에 의한 산화반응을 유도한다.
본 발명의 상기 단계 (a)의 결과물을 녹차잎 추출물에 침지하는 과정은 일정한 반응온도 하에 실시한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 단계 (b)는 25-60℃의 반응온도 하에 실시한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 단계 (b)는 30-55℃, 35-50℃ 또는 37-45℃의 반응온도 하에 실시한다.
본 발명의 상기 단계 (a)의 결과물을 녹차잎 추출물에 침지하는 과정은 정해진 반응시간 하에 실시한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 단계 (b)는 1-10시간 동안 실시한다.
상기 단계 (b)의 커피 생두를 녹차잎 추출물에 4-6시간 침지한 경우에, 커피 생두 내 클로로젠산(chlorogenic acid) 및 카페인(caffeine)의 함량이 각각 20-40% 및 40-60% 감소한다.
본 발명의 상기 단계 (a)의 결과물을 녹차잎 추출물에 침지하는 과정은 일정압력 하에 실시한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 단계 (b)에서 처리는 1-30 ㎏/㎠로 가압하여 실시한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 단계 (b)에서 처리는 1-20 ㎏/㎠, 1-15 ㎏/㎠ 또는 1-10 ㎏/㎠ 가압하여 실시한다.
단계 (c): 당류 및 아미노산을 포함하는 용액에 침지
다음, 상기 단계 (b)의 결과물에 당류 및 아미노산을 포함하는 용액에 침지한다.
상기 단계 (b)에 의해 클로로젠산 및 카페인이 감소된 커피 생두 내 향미성분의 생성을 향상시키기 위한 전구물질로서 당류를 처리한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 당류는 수크로즈(sucrose), 글루코즈(glucose), 자일로즈(xylose), 말토즈(maltose), 물엿(starch syrup), 프럭토즈(fructose), 락토즈(lactose), 전화당(invert sugar), 꿀, 자일로오스(xylose), 말토덱스트린(maltodextrin), 프락토올리고당(fructooligosaccharide), 이소말토즈(isomaltose), 멜리비오스(melibiose), 트레할로스(trehalose), 셀로비오스(cellobiose), 루티노스(rutinose), 라피노스(raffinose) 및 스타키오스(stachyose)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 당류이다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 당류는 수크로즈, 글루코즈, 자일로즈, 말토즈, 프럭토즈 및 락토즈로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 당류이다.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 상기 당류는 수크로즈, 글루코즈 및 자일로즈로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 당류이다.
상기 단계 (b)에 의해 클로로젠산 및 카페인이 감소된 커피 생두 내 향미성분의 생성을 향상시키기 위한 전구물질로서 아미노산를 처리한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 아미노산은 L-아스파르트산 나트륨(Monosodium-L-aspartate), L-이소류신(L-Isoleucine), DL-트레오닌(DL-Threonine), L-트레오닌(L-Threonine), DL-트립토판(DL-Tryptophane), L-트립토판(L-Tryptophane), L-발린(L-Valine), L-히스티딘산 염산염(L-Histidine Monohydrochloride), L-페닐알라닌(L-Phenylalanine), DL-메티오닌(DL-Methionine), L-메티오닌(L-Methionine), L-라이신 염산염(L-Lysine Monohydrochloride), L-라이신L-아스파르트산염(L-LysineL-Aspartate), L-라이신L-글루탐산염(L-LysineL-Glutamate), DL-알라닌, L-아르기닌-L-글루탐산염(L-Arginine-L-glutamate), 글리신(Glycine), 글루탐산(L-Glutamic acid), L-글루탐산 나트륨(Monosodium-L-Glutamate), 글루타민(Glutamine), 로이신(Leucine), 라이신(Lysine) 및 시스테인(Cysteine)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산이다.
본 발명의 상기 단계 (c)는 당류 및 아미노산을 포함하는 용액에 상기 단계 (b)의 결과물을 침지한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 용액은 당류 1-30 중량% 및 아미노산 1-15 중량%의 농도를 갖는다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 용액은 당류 1-20 중량% 및 아미노산 1-10 중량%의 농도를 갖는다.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 상기 용액은 당류 5-20 중량% 및 아미노산 1-8 중량%의 농도를 갖는다.
본 발명의 상기 용액은 pH 9-12의 알칼리성 용액이다.
본 발명의 상기 단계 (b)의 결과물을 당류 및 아미노산를 포함하는 용액에 침지하는 과정은 일정한 반응온도 하에 실시한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 단계 (c)는 40-60℃의 반응온도 하에 실시한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 단계 (b)는 42-58℃, 44-56℃ 또는 45-55℃의 반응온도 하에 실시한다.
본 발명의 상기 단계 (b)의 결과물을 당류 및 아미노산을 포함하는 용액에 침지하는 과정은 정해진 반응시간 하에 실시한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 단계 (c)는 1-10시간 동안 실시한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 단계 (c)는 2-9시간, 3-8시간 또는 4-7시간 동안 실시한다.
본 발명의 상기 단계 (b)의 결과물을 당류 및 아미노산을 포함하는 용액에 침지하는 과정은 일정압력 하에 실시한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 단계 (b)에서 처리는 1-30 ㎏/㎠로 가압하여 실시한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 단계 (b)에서 처리는 1-20 ㎏/㎠, 1-15 ㎏/㎠ 또는 5-15 ㎏/㎠ 가압하여 실시한다.
단계 (d): 커피 원두의 수득
상기 당류 및 아미노산이 처리된 단계 (c)의 결과물을 로스팅(roasting)하여 커피 원두를 수득한다.
본 발명의 단계 (d)의 로스팅 전에 커피 생두를 수분함량 10-15%로 건조시킨 후 로스팅한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 수분함량은 10-14%, 10-13% 또는 10-12%이다.
상기 로스팅은 당업계의 통상적인 기술자에 의해 실시할 수 있는 모든 로스팅을 포함한다(참조; http://en.wikipedia.org/wiki/Coffee_roasting).
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 단계 (c)의 결과물을 150-300℃에서 1-30분 동안 로스팅한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 단계 (c)의 결과물을 170-290℃, 180-280℃ 또는 190-260℃에서 1-25분, 5-20분 또는 5-15분 동안 로스팅한다.
상기 단계 (d)의 결과물은 쓴맛이 유의하게 감소하고 전체적인 향미성 및 선호도가 향상된다.
본 발명의 또다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 관능성이 개선된 커피 원두의 제조 방법을 제공한다.
(a) 커피 생두에 구멍을 내는 단계;
(b) 상기 단계 (a)의 결과물을 산 용액에 침지하고 알칼리 용액으로 중화하는 단계;
(c) 상기 단계 (b)의 결과물을 당류, 아미노산 및 결착제을 포함하는 용액으로 코팅하는 단계; 및
(d) 상기 단계 (c)의 결과물을 로스팅(roasting)하여 커피 원두를 수득하는 단계.
본 발명의 방법은 상기 관능성이 개선된 커피 원두의 제조 방법과 유사하기 때문에, 이 둘 사이에 공통된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.
단계 (a) 및 (b): 커피 생두에 구멍을 내고 산 용액 및 알칼리 용액에 침지
먼저, 커피 생두에 구멍을 내고, 일정시간 산 용액에 침지 후 알칼리 용액을 첨가한다.
상기 커피 생두를 산 용액 및 알칼리 용액에 침지하는 과정에서, 산 용액에 침지한 후에, 알칼리 용액을 추가하여 중화반응을 유도한다. 상기 중화반응에 의해 생성되는 염화나트륨(NaCl)은 커피 생두 내부로 침투된다.
본 발명의 상기 단계 (a) 내지 (b)를 처리한 커피 생두는 상기 커피 생두 내 나트륨 함량이 증가한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 커피 생두 내 나트륨 함량은 2-8배 증가한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 커피 생두 내 나트륨 함량은 2-7배, 3-6배 또는 4-5배 증가한다.
단계 (c): 커피 생두의 코팅
다음, 상기 단계 (b)의 결과물을 당류, 아미노산 및 결착제를 포함하는 용액으로 코팅한다.
상기 단계 (b)에 의해 나트륨 함량이 증가된 커피 생두 내 향미성분의 생성을 향상시키기 위한 전구물질로서 당류를 처리한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 당류는 수크로즈(sucrose), 글루코즈(glucose), 자일로즈(xylose), 말토즈(maltose), 물엿(starch syrup), 프럭토즈(fructose), 락토즈(lactose), 전화당(invert sugar), 꿀, 자일로오스(xylose), 말토덱스트린(maltodextrin), 프락토올리고당(fructooligosaccharide), 이소말토즈(isomaltose), 멜리비오스(melibiose), 트레할로스(trehalose), 셀로비오스(cellobiose), 루티노스(rutinose), 라피노스(raffinose) 및 스타키오스(stachyose)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 당류이다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 당류는 말토덱스트린, 수크로즈, 글루코즈, 자일로즈, 말토즈, 프럭토즈 및 락토즈로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 당류이다.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 상기 당류는 말토덱스트린. 수크로즈, 글루코즈 및 자일로즈로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 당류이다.
상기 단계 (b)에 의해 나트륨 함량이 증가된 커피 생두 내 향미성분의 생성을 향상시키기 위한 전구물질로서 아미노산를 처리한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 아미노산은 글루타민(Glutamine), 로이신(Leucine), 페닐알라닌(Phenylalanine), 라이신(Lysine), 라이신염산염(Lysine Monohydrochloride), 발린(Valine), 트레오닌(Threonine), 알라닌(Alanine), 이소로이신(Isoleucine), 메치오닌(Methionine), 트립토판(Tryptophan), 시스테인(Cysteine), 아스파르트산(Aspartic acid), 히스티딘(Histidine), L-글루탐산 나트륨(Monosodium-L-Glutamate), L-아스파르트산 나트륨(Monosodium-L-aspartate), L-라이신L-아스파르트산염(L-LysineL-Aspartate), L-라이신L-글루탐산염(L-LysineL-Glutamate) 및 L-아르기닌-L-글루탐산염(L-Arginine-L-glutamate)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산이다.
상기 단계 (b)에 의해 나트륨 함량이 증가된 커피 생두 내 향미성분의 생성을 향상시키기 위한 당류 및 아미노산을 코팅하기 위해 결착제를 처리한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 결착제는 HPMC(hydroxypropyl methyl cellulose), HPC(hydroxypropyl cellulose), MC(methylcellulose), 플루란(pullulan) 및 젤라틴(gelatin)으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 결착제이다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 결착제는 HPMC 및 플루란로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 결착제이다.
본 발명의 상기 단계 (c)는 당류, 아미노산 및 결착제를 포함하는 용액으로 상기 단계 (b)의 결과물을 코팅한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 용액은 당류 1-10 중량%, 아미노산 0.1-5.0 중량% 및 결착제 1-10 중량%의 농도를 갖는다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 용액은 당류 2-8 중량%, 아미노산 0.1-3.0 중량% 및 결착제 1-7 중량%의 농도를 갖는다.
본 발명의 특정 구현예에 따르면, 상기 용액은 당류 4-7 중량%, 아미노산 0.1-2.0 중량% 및 결착제 1-5 중량%의 농도를 갖는다.
본 발명의 상기 용액은 pH 9-12의 알칼리성 용액이다.
단계 (d): 커피 원두의 수득
상기 당류 및 아미노산이 코팅된 단계 (c)의 결과물을 로스팅(roasting)하여 커피 원두를 수득한다.
상기 단계 (d)의 결과물은 쓴맛이 유의하게 감소하고 전체적인 향미성 및 선호도가 향상된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 관능성이 개선된 커피 원두의 제조 방법을 제공한다:
(a) 커피 생두를 당류, 아미노산 및 결착제를 포함하는 용액으로 코팅하는 단계; 및
(b) 상기 단계 (a)의 결과물을 로스팅(roasting)하여 커피 원두를 수득하는 단계.
본 발명의 방법은 상기 관능성이 개선된 커피 원두의 제조 방법과 유사하기 때문에, 이 둘 사이에 공통된 내용은 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여, 그 기재를 생략한다.
단계 (a): 커피 생두의 코팅
먼저, 커피 생두를 당류, 아미노산 및 결착제를 포함하는 용액으로 코팅한다.
상기 커피 생두는 완전한 커피 생두 및 절단된 커피 생두를 모두 포함한다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 커피 생두는 2-8조각으로 절단된 커피 생두이다. 상기 커피 생두는 절단됨으로써 표면적이 증가하여 관능성 개선 효과가 증진된다.
상기 당류, 아미노산 및 결착제는 앞서 기재한 내용과 유사하므로, 그 기재를 생략한다.
단계 (b): 커피 원두의 수득
상기 당류 및 아미노산이 코팅된 단계 (a)의 결과물을 로스팅(roasting)하여 커피 원두를 수득한다.
상기 단계 (b)의 결과물은 쓴맛이 유의하게 감소하고 전체적인 향미성 및 선호도가 향상된다.
본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:
(a) 본 발명은 관능성이 개선된 커피 원두의 제조 방법을 제공한다.
(b) 본 발명은 쓴맛이 강하고 향미적 특성이 떨어지는 커피 생두로부터 관능성이 개선된 커피 원두를 수득할 수 있다.
(c) 본 발명은 미이용자원인 성숙한 녹차잎을 이용하여 재료의 수급이 용이하다.
(d) 본 발명은 커피의 향미생성반응에 요구되는 전구물질을 원두에 침투 혹은 피복시켜 증가시키므로, 로스팅(roasting) 과정에서 자연적인 향미성분 합성반응을 유도하므로 인공적인 향의 첨가와 차별성을 갖는다.
도 1은 커피 생두를 침봉으로 뚫어 천공하는 과정을 나타낸다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
실시예
하기의 실시예에서 사용한 생두는 아라비카 종 보다 향미가 덜하고, 쓴맛이 더욱 강한 것으로 알려진 로브스타종을 선택하여, 원산지를 확인 후 구입한 베트남산 로브스타 종 커피(Coffea robusta )를 원료로 사용하여 향미적 특성을 충분히 향상시킬 수 있는지를 검토하였다.
실시예 1: 묽은 산 및 묽은 알칼리 용액 처리에 의한 생두의 외부 조직의 화학적 손상과 분해
생두(Green coffee beans)의 외부는 왁스층과 섬유소층이 외부 환경에 대한 보호막 역할을 한다. 묽은 산성용액 제조에는 염산 또는 황산용액을 사용하며, 사용하는 농도범위는 염산용액은 상온기준 0.5-4%의 범위로서 농도에 따라 반응시키는 시간을 가감하였다. 묽은 알칼리 용액은 수산화칼슘(Ca(OH)2) 또는 수산화나트륨(NaOH)을 사용하고 사용방법은 묽은 산과 동일하다. 용액의 온도는 25-80℃ 범위에서 실시하고 처리시간을 가감하였다.
먼저 1.25%의 황산용액을 5 L를 만들고 용액의 온도는 40-50℃로 조정한 다음 생두 2 ㎏를 3시간 침지한 후 꺼내어 흐르는 물에서 세척한 다음, 미리 만들어 놓은 1.25% 수산화나트륨 용액에 3시간 침지한 후 흐르는 물에서 세척하고 마지막은 세척수의 수소이온농도를 확인 및 묽은 산성용액으로 중화하여 중성인지를 확인하였다.
실시예 2: 녹차잎 추출물에 침지 단계
건조 녹차는 아스파라긴산, 글루타민산등 유리 아미노산 함량이 4~7%를 함유하며 유리 아미노산으로서 데아닌 함량이 50%로서 정미성분 함량이 높다. 신선한 찻잎에 함량이 높은 폴리페놀 산화효소(Polyphenol Oxidase)는 산소가 존재하는 적당한 반응조건에서 폴리페놀류 화합물을 산화시키므로 신선한 녹차 추출물을 생두에 침투시켜 생두의 폴리페놀성분인 클로로젠산의 쓴 맛을 완화하고 녹차의 정미성분인 테아닌을 강화할 수 있다.
8월에 채취한 신선한 녹차잎 2 ㎏을 일차로 세절하고, 정제수 3 ㎏을 가하여 균질화하였다. 이어서 100 ㎛ 미세한 천으로 추출물을 여과 및 압착 추출하여 녹차잎 추출물 3.5 ㎏을 수득하였다. 이어서 실시예 1에서 산과 알칼리 처리한 생두를 상기 녹차잎 추출물에 침지하고 30분 에어레이션한 후, 5 ㎏/㎠ 압력 및 40℃ 온도에서 2, 4 및 6시간 동안 반응시켰다. 각각의 시간 단계별로 250 g씩 시료를 채취하여 세척 후 45℃ 송풍건조기에서 수분이 11.5%가 되도록 건조하였다.
건조된 시료의 클로로젠산(chlorogenic acid) 및 카페인(caffeine) 함량을 분석하였고, 반복 분석 후 평균치를 나타내었으며, 클로로젠산은 5-카페오닐퀸산(5-caffeoylquinic acid)을 표준물질로하여 함량을 정량하였다. 시료인 커피 분말에 메탄올을 첨가하여 1시간 초음파 추출을 하여, 공경 0.45 ㎛이하의 멤브레인필터로 여과하였다. 고성능 액체크로마토그래피(HPLC)를 사용하였으며, Agilent G1315B DAD detector와 HPLC 컬럼은 Waters XTerratTM RP18 (4.6 × 150 mm, 5 ㎛)을 사용하여 실온에서 분석하였다. 파장은 254 ㎚, 330 ㎚이었다. 이동상으로는 메탄올 및 물의 혼합액을 사용하였으며, 시료는 10 ㎕를 주입 하였으며 유속은 1.0 ㎖/min이었다. 분석결과 머무름 시간에 의해 정성확인을 하였으며 피크 면적 법으로 정량 하여 클로로젠산 함량의 변화를 분석하였다(표 1).
항목 대조군 녹차 추출물 처리
생두 산ㆍ알칼리 처리 2시간 침지 4시간 침지 6시간 침지
클로로젠산 g/100g 7.85 6.83 7.05 5.12 5.57
변화율,% 100 -12.99 -10.19 -34.78 -29.04
카페인 g/100g 1.85 1.23 1.17 0.95 0.87
변화율,% 100 -33.51 -36.76 -48.65 -52.97
표 1의 결과를 보면 생두의 클로로젠산 함량을 100으로 보았을 때, 산ㆍ알칼리 처리 및 녹차 추출물 처리 후 클로로젠산 함량은 10-35%의 감소 효과를 나타내어, 목적한 반응이 일어남을 확인하였다. 그리고 카페인도 커피에서 쓴맛을 나타내는데, 카페인 함량의 감소 결과는 생두 조직의 손상으로 물에 녹아나온 것으로 사료되었다.
이어서 220℃에서 10분 동안 로스팅하고 신속히 냉각하여 관능평가를 하였다. 로스팅된 원두는 커피용 간이분쇄기에서 분쇄 후 10 g 당 90℃의 150 ㎖ 온수로 추출하여 관능검사를 실시하였다.
로스팅한 시료에 대한 관능검사결과는 원두커피를 좋아하는 성인 남녀 20명을 대상으로 사전에 교육을 시킨 후 실시하였다. 선호도를 10점 평점법(1-2:매우 약함, 3-4:약함, 5-6:보통임, 7-8: 강함, 9-10: 매우 강함)으로 평가한 결과를 표 2에 나타내었다. 하기의 표2 관능평가 결과는 대조군으로는 실시예 1의 무 처리 생두, 산 및 알칼리 처리 후 건조된 시료를 사용하였으며, 처리군은 산 및 알칼리 처리 후 녹차 추출물을 침투시킨 3종을 의미한다. 하기 표 2의 각 열의 윗 첨자(*)의 같은 알파벳은 Duncan의 다중범위분석 결과 p<0.05에서 유의하지 않음을 나타낸다.
항목 대조군(실시예 1) 녹차 추출물 처리(실시예 2)
생두 산알칼리 처리 2시간 침지 4시간 침지 6시간 침지
쓴맛 9.3a*±1.6 7.2a±2.1 7.8a±2.8 6.5b±1.1 6.3b±0.7
단맛 4.5b±0.8 7.2a±0.8 8.3a±1.3 8.5a±2.5 8.8a±1.5
신맛 5.8±2.3 6.8±1.2 6.2±0.9 6.8±1.4 6.5±1.8
커피향 7.7±2.9 7.4±1.5 8.0±1.3 8.6±1.8 8.8±1.7
통합적인 향미성 6.8b±1.3 8.0a±0.8 8.3a±2.1 8.7a±0.8 8.5a±1.8
전체적인 선호도 5.2b±1,5 6.7b±0.8 8.0a±1.3 9.1a±1.5 8.9a±0.9
표 2의 관능평가 결과는 점수가 높을수록 해당 항목의 특성이 강화?括? 의미한다. 따라서 쓴맛은 유의하게 감소하는 경향을 보였고, 단맛은 증가하였다. 그리고 신맛과 커피향에는 큰 변화가 일어나지 않았으나, 전체적인 향미성과 선호도는 향상되었다.
실시예 3: 향미 생성용 전구물질의 강화 단계
커피 향미물질 생성에 가장 중요한 메일라드(Maillard) 반응에 의한 향미성 물질 생성의 효율성 및 용이성을 향상시키기 위한 전구물질로서 감미료류와 아미노산류가 있다. 감미료류에는 설탕, 포도당, 물엿, 이성화당, 과당, 전화당, 맥아당, 꿀, 자일로오스, 락토오스, 말토덱스트린, 프락토올리고당 및 이소말토 올리고당등이 해당되며, 특히 자일로오스(D-Xylose)는 아미노산과 잘 반응한다. 따라서 감미료류는 메일라드 반응 분야에서 일반적으로 사용하는 어떠한 형태라도 가능하다. 사용하는 감미료 용액의 농도는 5-20%의 범위이다.
사용하는 아미노산류에는 L-아스파르트산 나트륨(Monosodium-L-aspartate), L-이소류신(L-Isoleucine), DL-트레오닌(DL-Threonine), L-트레오닌(L-Threonine), DL-트립토판(DL-Tryptophane), L-트립토판(L-Tryptophane), L-발린(L-Valine), L-히스티딘산 염산염(L-Histidine Monohydrochloride), L-페닐알라닌(L-Phenylalanine), DL-메티오닌(DL-Methionine), L-메티오닌(L-Methionine), L-라이신 염산염(L-Lysine Monohydrochloride), L-라이신L-아스파르트산염(L-LysineL-Aspartate), L-라이신L-글루탐산염(L-LysineL-Glutamate), DL-알라닌, L-아르기닌-L-글루탐산염(L-Arginine-L-glutamate), 글리신(Glycine), 글루탐산(L-Glutamic acid) 및 L-글루탐산 나트륨(Monosodium-L-Glutamate) 등을 사용한다. 따라서 메일라드 반응에 필요한 질소를 함유하는 질소원에는 상기의 아마노산류 외에도 펩타이드, 단백질 가수분해물류에서도 선택이 가능하다. 사용하는 아미노산류 용액의 농도는 1-10%의 범위이다.
실시예 3에서는 감미료와 아미노산의 혼합 용액을 사용하였으며, 혼합용액은 편의상 제1, 2, 3그룹으로 구분하고 예로서 제1그룹의 구성요소는 (i)에 해당하는 감미료와 아미노산이 해당한다. 실험은 전구물질용액의 농도, 압력, 온도, 반응시간별로 진행하였다. 감미료는 (ⅰ) 설탕 15% 용액, (ⅱ) 포도당 10% 용액 및 (ⅲ) 자일로오스 5% 용액를 사용하였다. 감미료에 대응하는 아미노산 용액은 각각 아미노산 종류별로 등량 혼합하여 (ⅰ) L-아스파르트산 나트륨+L-이소류신+ DL-트레오닌+ L-라이신L-글루탐산염은 6% 용액, (ⅱ) DL-트립토판+L-발린+DL-메티오닌+L-라이신 염산염은 4% 및 (ⅲ) L-히스티딘산 염산염+L-페닐알라닌+ L-라이신L-아스파르트산염은 2% 용액으로 하였다.
그룹별로 2 L 정제수 용량에 소요되는 감미료와 아미노산 혼합물을 함께 용해하고, 여기에 실시예 2의 녹차잎 추출물에 침지된 커피 생두 500 g을 침지하였다. 대조구는 실시예 2의 산 및 알칼리 처리 후 녹차 추출물 4시간 침지한 것을 사용하였다. 그리고 처리구는 산 및 알칼리 처리 후 녹차 추출물 4시간 침지한 것을 다시 (ⅰ), (ⅱ) 및 (ⅲ)의 혼합용액을 흡수시키기 위하여 50℃에서 6시간 실시하였고, 침지반응용 용기는 10 ㎏/㎠으로 가압하여 신속히 스며들도록 하였다. 반응이 완료된 후 시료를 세척하고 45℃ 송풍건조기에서 수분이 11.5%가 되도록 건조하였다. 이어서 210℃에서 10분 동안 로스팅하고 신속히 냉각하였다. 로스팅된 원두는 커피용 간이분쇄기에서 분쇄 후 10 g 당 90℃의 150 ㎖ 온수로 추출하여 관능검사를 실시하였다. 하기 표 2의 각 열의 윗 첨자(*)의 같은 알파벳은 Duncan의 다중범위분석 결과 p<0.05에서 유의하지 않음을 나타낸다.
항목 대조군
(녹차추출물 4시간 처리)		 감미료 및 아미노산 처리구
제1그룹
(설탕)		 제2그룹
(포도당)		 제3그룹
(자일로스)
쓴맛 7.1a*±1.3 5.6b±0.7 5.3b±1.1 6.0b±1.4
단맛 6.7b±2.1 8.9a±1.5 8.5a±2.3 8.3a±0.9
신맛 6.5±2.3 5.3±1.4 5.9±2.2 6.0±0.8
커피향 8.0b±0.7 8.8a±1.5 8.3b±0.8 9.5a±1.8
통합적인 향미성 6.8b±0.8 8.7a±1.3 9.0a±0.9 9.2a±1.4
전체적인 선호도 6.5b±1.6 8.9a±0.7 9.2a±1.5 9.3a±2.3
*대조군 대비
특징성 기술		 약한 감미 정미, 감미 구수한 맛 부드러운 향이 강함
표 3은 향미생성에 필요한 전구물질을 강화한 실험 결과를 나타내었다. 신맛은 거의 경향을 미치지 않았으나, 쓴맛은 크게 감소한 경향을 보였고 단맛과 커피향의 강도가 상승하여 향미성과 선호도에서 우수한 경향을 나타내었다. 그리고 표 3의 결과에서 특징성이란 관능검사 참가자들의 의견을 종합하여 기술한 내용을 의미한다.
실시예 4: 침봉으로 생두 조직에 상처를 가한 실험
커피 생두 반쪽은 둥근 타원형으로 크기는 6-10 ㎜이고 두께는 3-5 ㎜의 범위이다. 따라서 상기의 그림 도 1과 같은 모양의 침봉을 사방 2 ㎜ 간격으로 배열시킨 기구를 사용하여 생두 당 4-7개 정도로 침봉으로 관통시켜 생두에 인위적인 상처를 주었다. 이때 사용하는 생두는 마대자루에 넣고 30-40℃ 온도의 물에서 하룻밤 재운 후 사용하면 침봉의 관통시 깨어지지 않는다.
실험의 처리는 산/알칼리 처리 생두(침봉 관통 무처리)구와 24시간 물에 불린 생두를 침봉 관통한 처리구로 나눈다. 먼저 실시예 2에서 녹차추출물을 40℃에서 4시간 처리한 조건을 2시간으로 처리하여 반응시간을 감소시켜서 실험을 실시한다. 그다음 실시예 3의 (ⅲ)감미료 및 (ⅲ)아미노산과의 혼합용액 처리구인 제3그룹을 선택하고, (실시예 3의 실험 조건인) 50℃에서 6시간 및 압력 10 ㎏/㎠의 처리조건을 50℃ 및 5 ㎏/㎠ 가압상태에서 3시간으로 조정하여 하기 (1) 및 (2)의 대조군 및 실험군으로 실시하였다.
(1) [산/알칼리 처리한 생두녹차 추출물(40도, 2시간 침지)] : [침봉 관통한 생두녹차추출물(40도, 2시간 침지)]
(2) [산/알칼리 처리한 생두녹차 추출물(40도, 2시간 침지)자일로스/(ⅲ)아미노산처리(50도, 5kg/㎠ 상태 3시간)] : [침봉 관통한 생두녹차추출물(40도, 2시간 침지)자일로스/(ⅲ)아미노산 (50도, 5kg/㎠ 상태 3시간)] 처리가 된다.
반응이 완료된 후 시료를 세적하고 45℃ 송풍건조기에서 수분이 10.5%가 되도록 건조하였다. 이어서 200℃에서 15분동안 로스팅하고 신속히 냉각하였다.
로스팅된 원두는 커피용 간이분쇄기에서 분쇄 후 10 g 당 90℃의 150 ㎖ 온수로 추출하여 관능검사를 실시하였다.
항목 녹차추출물 자일로스/아미노산액(제3그룹)
산/알칼리 처리 원두 침봉 관통한 원두 산/알칼리 처리 원두 침봉 관통한 원두
쓴맛 5.8±1.3 6.2±0.8 5.3±2.1 5.5±0.9
단맛 7.9±1.5 8.3±1.8 8.3±2.0 8.9±1.2
신맛 6.2±0.8 5.8±1.4 6.3±2.3 6.5±0.7
커피향 8.7±1.3 8.3±0.9 9.1±1.4 8.9±0.5
통합적인 향미성 8.8±0.7 8.5±1.1 8.7±0.6 9.0±1.4
전체적인 선호도 8.5±0.8 8.9±1.3 8.5±0.7 9.3±0.4
인위적으로 원두 조직에 물리적인 상처를 가한 커피의 관능평가(표 4) 결과와 산/알칼리 처리한 결과는 서로 비슷한 경향을 나타내었으며, 큰 차이는 아니지만 침봉 관통 처리에 대한 효과를 확인하였다. 따라서 인위적으로 원두 조직에 상처를 주면 전반적인 제조공정을 단축이 가능하였다. 원두조직 내부로 용질의 침투와 로스팅시 내부로 열전달이 용이하여 조직의 팽창 가속화 및 향미생성 반응이 신속히 일어나 기존의 볶기 시간을 동일 조건에서 5-10분 정도 단축 가능하여 과도한 볶기에 의한 탄화 방지 및 탄 냄새를 감소시킬 수 있을 것으로 사료된다.
실시예 5: 나트륨 함량이 강화된 원두의 제조
커피 생두의 미네랄 함량은 평균 4 g/100 g 정도이고, 이들 중 칼륨(K) 함량은 1-2 g/100 g으로 약 40% 이상을 차지하며 나트륨(Na) 함량은 5-10 ㎎/100 g으로 큰 차이가 있다. 일반적인 식품류의 경우 소금(NaCl)은 정미와 관련 있는 첨가제로서 식품에 소량 첨가하면 정미를 상승시키는 역할을 하고, 칼륨 함량과 비슷한 수준으로 나트륨의 함량이 증가할수록 정미가 상승하는 것으로 알려진다.
실시예 5에서는 나트륨 함량이 높은 원두를 제조하고 이에 대한 효과를 확인하였다.
제조순서는 생두를 물에 넣어 24시간 불린 후, 침봉으로 조직을 관통시킨다. 침봉 관통된 원두 500 g을 1N-염산(HCl)용액 1 L에 넣은 후 3시간 경과 후 , 1 N 수산화나트륨(NaOH) 1 L를 가하여 중화시키면 NaCl이 만들어지고, 약 0.3 g/100 g의 용액이 된다. 이어서 이들을 모두 압력 용기로 옮기고 가온하여 50℃에서 10 ㎏/㎠의 압력을 유지하면서 10시간 동안 반응시킨다. 반응이 완료되면 세척하고 45℃ 송풍건조기에서 수분함량이 11%가 되도록 건조하였다. 완성된 시료는 유도결합 플라즈마 발광 분석기(ICP)를 이용하여 칼륨 및 나트륨의 함량을 분석하였다.
항목 원료 커피 생두 나트륨 강화 생두
칼륨. ㎎/100 g 1,750 1,550
나트륨, ㎎/100 g 7.5 34.2
실시예 6: 향미생성 전구물질을 코팅한 커피 원두의 제조
실시예 6에서는 유동층피복기 혹은 일반 당의정 코팅기를 이용하여 커피 생두의 표면에 향미생성 전구물질을 피복하여 제조한 원두를 제조하였다. 실험 처리구는 대조군으로서 아무런 가공이 없는 생두, 처리구로서 실시예 5의 나트륨 함량 강화한 생두, 원형이 유지된 생두 및 생두를 3-5조각으로 파쇄하여 비 표면적(Specific surface area)을 증가시킨 생두의 3종류 처리구로 하였다. 생두 100 g 단위 중량당 피복하는 감미제와 아미노산은 각각 1-15%의 범위이고, 결착제로 사용하는 HPMC 등의 셀루로오스 류 및 플루란은 1-5%에 해당하는 중량을 함께 용해하여 유동층 피복기에서 실시한다.
실시된 3종류의 처리구는 감미제로서 말토덱스트린, 아미노산 복합제(글루타민 20%, 로이신16%, 페닐알라닌 15.5%, 라이신염산염 14%, 발린 8.5%, 트레오닌 8.5%, 이소로이신 7% 메치오닌 6% 트립토판 2.5% L-글루탐산 나트륨(Monosodium-L-Glutamate,MSG) 2%=100%)가 동시에 함유되는 용액을 유동층기에서 피복하였다. 경도 5,000(㎎/L) 및 pH 9.2의 미네랄 농축수를 사용한 피복용 용액 100 ㎖ 단위 용량에는 감미제인 말토덱스트린이 5 g, 아미노산복합제가 1 g 및 결착제로서 플루란 2.5 g이 함유되며, 생두 100 g 당 150 ㎖을 피복하였다. 결착제로는 HPMC 등의 셀루로오스 류 및 플루란을 사용할 수 있으며, 다만 플루란은 다당류로서 메일라드 반응에 필요한 전구물질 공급원으로의 역할을 기대하고자 사용하였다. 그리고 이들을 용해하는 용매는 통상의 정제수(경도 10-300(㎎/L)는 사용하지 않고, 해양 심층수를 처리하여 음료수화한 것으로서 칼슘이온, 마그네슘이온등(Ca2 +, Mg2 +, Sr2 +, Fe2+, Mn2 + 등) 이온화 미네랄 함량이 풍부하고 아울러 경도가 높은 미네랄 농축수(경도 2000-50,000 ㎎/L, pH 9-12)를 사용하여 최종 커피음료의 짙은 느낌을 향상시키고 이온화 미네랄 함량이 풍부한 가공 원두를 제조할 수 있다.
제조된 원두는 200℃에서 15분 동안 로스팅하고 신속히 냉각하였다. 로스팅된 원두는 커피용 간이분쇄기에서 분쇄 후 10 g 당 90℃의 150 ㎖ 온수로 추출하여 관능검사를 실시하였다. 하기 표 6의 각 열의 윗 첨자(*)의 같은 알파벳은 Duncan의 다중범위분석 결과 p<0.05에서 유의하지 않음을 나타낸다.
항목 대조군 향미생성 전구물질 피복 처리 그룹
생두 나트륨 강화 원두(실시예5) 원형이 유지된 원두 3-5조각으로 파쇄한 원두
쓴맛 8.8a*±1.3 6.2b±0.8 5.3b±2.1 5.5b±0.9
단맛 5.5b±1.5 8.3a±1.8 7.3a±2.0 8.6a±1.2
신맛 6.5±0.8 5.8±1.4 5.3±2.3 5.5±0.7
커피향 7.2b±1.3 8.5a±0.9 8.1ab±1.4 8.9a±0.5
통합적인 향미성 6.8b±0.7 8.5a±1.1 8.2a±0.6 9.0a±1.4
전체적인 선호도 6.5b±0.8 8.9a±1.3 8.1a±0.7 9.3a±0.4
표 6의 결과를 보면 향미생성 전구물질을 피복한 원두에서도 목적하는 결과를 충분히 얻을 수 있었다. 특히 커피 원두를 3-5조각으로 파쇄한 시료를 사용한 결과가 더욱 향상된 경향을 나타낸 원인은 아마도 로스팅 과정에서 열전달에 의한 향미생성 반응이 촉진된 결과로 사료되었다. 그리고 전반적으로 향미생성 전구물질 피복 처리 그룹의 전체적인 결과가 대조구 보다 크게 향상된 또 다른 원인으로는 약 알칼리 조건에서 메일라드 반응이 촉진되므로, 사용한 고 경도 미네랄 농축수의 pH가 영향을 미친 것으로 사료되었으며, 따라서 피복용액제조에 사용하는 용수는 pH 9-12범위의 알칼리성 용수가 유리하다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

Claims (7)

  1. 다음의 단계를 포함하는 관능성이 개선된 커피 원두의 제조 방법:
    (a) 커피 생두를 당류, 아미노산 및 결착제를 포함하는 용액으로 코팅하는 단계; 및
    (b) 상기 단계 (a)의 결과물을 로스팅(roasting)하여 커피 원두를 수득하는 단계.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 당류는 수크로즈(sucrose), 글루코즈(glucose), 맥아당(maltose), 물엿(starch syrup), 프럭토즈(fructose), 락토즈(lactose), 전화당(invert sugar), 꿀, 자일로오스(xylose), 말토덱스트린(maltodextrin), 프락토올리고당(fructooligosaccharide), 이소말토즈(isomaltose), 멜리비오스(melibiose), 트레할로스(trehalose), 셀로비오스(cellobiose), 루티노스(rutinose), 라피노스(raffinose) 및 스타키오스(stachyose)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 당류인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 아미노산은 글루타민(Glutamine), 로이신(Leucine), 페닐알라닌(Phenylalanine), 라이신(Lysine), 라이신염산염(Lysine Monohydrochloride), 발린(Valine), 트레오닌(Threonine), 알라닌(Alanine), 이소로이신(Isoleucine), 메치오닌(Methionine), 트립토판(Tryptophan), 시스테인(Cysteine), 아스파르트산(Aspartic acid), 히스티딘(Histidine), L-글루탐산 나트륨(Monosodium-L-Glutamate), L-아스파르트산 나트륨(Monosodium-L-aspartate), L-라이신L-아스파르트산염(L-LysineL-Aspartate), L-라이신L-글루탐산염(L-LysineL-Glutamate) 및 L-아르기닌-L-글루탐산염(L-Arginine-L-glutamate)로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 아미노산인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 결착제는 HPMC(hydroxypropyl methyl cellulose), HPC(hydroxypropyl cellulose), MC(methylcellulose), 플루란(pullulan) 및 젤라틴(gelatin)으로 구성된 군으로부터 선택되는 하나 이상의 결착제인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 용액은 당류 1-10 중량%의 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 용액은 아미노산 0.1-5.0 중량%의 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 (a)에서 용액은 결착제 1-10 중량%의 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
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