KR20230079990A - 백국균과 황국균을 이용하여 발효된 디카페인 퍼먼티드 커피 및 이의 제조방법 - Google Patents

백국균과 황국균을 이용하여 발효된 디카페인 퍼먼티드 커피 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 백국균과 황국균을 이용하여 발효된 디카페인 퍼먼티드 커피 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 국내종균 중 백국균과 황국균을 이용하여 발효하여 향미가 증진되고, 종래 디카페인 커피가 가지고 있는 맛과 향의 손실 문제 및 화학물질을 이용한 인체에 대한 유해성 문제 등을 해결할 수 있고, 영양성분 강화, 영양소 흡수율 향상, 및 면역력 강화 효과를 가지는 디카페인 퍼먼티드 커피 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

백국균과 황국균을 이용하여 발효된 디카페인 퍼먼티드 커피 및 이의 제조방법{Decaffeine fermented coffee using Aspergillus kawachii and Aspergillus oryzae and manufacturing method thereof}
본 발명은 백국균과 황국균을 이용하여 발효된 디카페인 퍼먼티드 커피 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 본 발명은 국내종균 중 백국균과 황국균을 이용하여 발효하여 향미가 증진되고, 종래 디카페인 커피가 가지고 있는 맛과 향의 손실 문제 및 화학물질을 이용한 인체에 대한 유해성 문제 등을 해결할 수 있고, 영양성분 강화, 영양소 흡수율 향상, 및 면역력 강화 효과를 가지는 디카페인 퍼먼티드 커피 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
커피는 기호식품으로 커피 생두에는 주성분인 조당분 외에 수분, 회분, 지방, 조섬유, 조단백 및 카페인이 함유되어 있다. 특히, 커피에 다량 함유되어 있는 것으로 알려진 카페인은 강심작용과 이뇨작용 및 중추신경을 자극하는 각성작용을 가져, 적당량의 커피를 마시면 스트레스가 해소되고, 각성 정도가 향상되어 사고의 수행능력이 향상되며 피로가 해소되는 느낌을 갖게 하여 전세계적으로 많은 사람에게 애용되고 있다.
또한, 커피에 함유된 폴리페놀인 클로로겐산 등의 항산화 물질이 체내의 혈당 조절 능력을 향상시켜 주고, 마그네슘 등의 미네랄 성분도 포함하고 있다고 알려져 있다. 그외 커피는 관상동맥질환 예방, 다이어트, 피부 개선 등의 많은 장점이 있다고 알려져 있다.
그러나, 현대인들의 카페인 과다 섭취로 인해, 신경과민, 흥분, 수면장애, 불면증, 골다공증, 심장병 등의 건강상의 문제가 발생하고 있다.
현대경제연구원에 따르면, 2017년 기준 우리나라 커피시장 규모는 11.7조원으로 1인당 연간 512잔 커피를 소비했으며 그 중 원두커피가 48억 잔으로 2위를 차지하고 있다. 국내 원두 소비량은 연간 약 15만 톤으로 세계 6위 규모에 달하며, 국내 커피시장이 성장함에 따라 고급화, 전문화, 세분화, 다양화됨에 따라 디카페인 시장도 300억대로 증가하고 있다.
수면은 인간 수명의 1/3을 차지하고 있으며 가장 근본적이고 필수적인 생리현상으로 건강 유지 및 정신적 안정에 있어 매우 중요한 요소이다. 국민건강보험공단에 따르면, 국내 불면증 환자는 60만명이며, 최근 5년간 24% 증가한 수로 총진료비가 1053억대로 나타나고 있다.
따라서, 커피 과다 섭취로 인한 건강상의 문제를 해결하기 위해, 카페인을 감소시킨 디카페인 커피가 제조되고 있다. 현재까지 알려진 디카페인 커피의 제조방법에는 간접용매법, 직접용매법, 필터를 이용하는 방법, 및 초임계탄소 추출법 등이 있다. 간접용매법은 원두를 물에 우선 적셔둔 후 물을 분리하고, 염화메틸렌 및 아세트산에틸 용매에 커피 원두를 적셔서 세척하고 이 과정에서 카페인을 제거한 다음 원두를 적실 때 사용한 물을 다시 부어 원두에 향과 맛을 입히는 방법이다. 또한, 직접용매법은 커피원두를 찐 후 곧바로 염화메틸렌 또는 아세트산에틸 용매에 담궈 카페인을 제거하는 방법이다. 이러한 용매법은 비록 인체에 해롭지는 않으나 염화메틸렌이나 아세트산에틸과 같은 유기용매를 사용하는 것에 대한 소비자의 거부감을 발생시키고, 이들 용매가 다양한 유기 성분과 결합할 수 있으므로 맛과 향이 많이 소실될 수밖에 없는 단점이 있다. 나아가 유기용매는 화학물질이므로 돌연변이 원인 또는 발암물질이 될 수 있는 가능성을 배제할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서, 종래의 디카페인 커피의 제조방법으로 제조된 디카페인 커피는 제조 과정에서 맛과 향이 손실됨에 따라 맛과 향의 저하로 소비자의 선호도가 낮은 문제점도 있었다.
나아가 종래의 디카페인 커피의 제조방법은 지방함량이 높은 로부스타종을 사용하여 콜레스테롤의 체내 흡수가 증가할 수 있는 문제점도 있었다.
본 발명에 대한 배경기술로 대한민국 공개특허 제10-2018-0047034호에 허브 추출물을 함유하는 디카페인 커피 제조방법이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 카페인을 제거하는 과정에서 맛과 향이 손실되는 문제, 화학물질 사용으로 인한 인체의 유해성 문제 등 종래의 디카페인 커피의 문제점을 해결할 수 있는 디카페인 퍼먼티드 커피를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 커피 특유의 쓴맛은 저감시키면서, 단맛과 신맛을 발효를 통해 맛을 증진시키고, 발효취가 나지 않으면서 향미와 기호도가 우수할 뿐만 아니라, 활성탄 필터의 제조공정을 통해 커피 본연의 향미를 유지하고 화학물질을 사용하지 않고 물을 사용한 카페인 제거 방식으로 통해 인체에 대한 부작용을 최소화할 수 있는 디카페인 퍼먼티드 커피를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 영양성분 강화, 영양소 흡수율 향상, 및 면역력 강화 효과를 가지는 디카페인 퍼먼티드 커피를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 인체에 대한 부작용을 최소화할 수 있으며, 영양성분 강화, 영양소 흡수율 향상, 면역력 강화, 및 향미 증진 효과를 가지는 디카페인 퍼먼티드 커피를 효율적으로 제조할 수 있는 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 상세한 설명의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 측면에 따르면, 백국균 및 황국균을 포함하는 종균으로 발효된, 디카페인 퍼먼티드 커피 생두가 제공된다.
일 실시예에 따르면, 본원의 디카페인 퍼먼티드 커피 생두는 백국균 및 황국균이 중량% 비율로 3:7 내지 6:4로 혼합되어 발효된 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본원의 디카페인 퍼먼티드 커피 생두는 백국균 및 황국균을 포함하는 종균이 커피 생두 총중량 대비 1.5 내지 2.5 중량%로 접종되어 발효된 것일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본원의 디카페인 퍼먼티드 커피 생두는 카페인이 제거되고 커피 수용성 성분 및 아로마 성분을 포함하는 커피 추출액으로 코팅된 것일 수 있다.
다른 측면에 따르면, i) 백국균 및 황국균을 포함하는 종균으로 커피 생두를 발효시키는 커피 생두 발효단계; ii) 커피 생두를 물에 침지하여 커피의 수용성 성분, 아로마 성분, 및 카페인을 추출한 후, 카페인을 제거하여 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분을 포함하는 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분 함유 추출액을 제조하는 단계; 및 iii) 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분 함유 추출액으로 단계 i)에서 발효된 커피 생두를 코팅하는 단계;를 포함하는, 디카페인 퍼먼티드 커피 생두 제조방법이 제공된다.
일 실시예에 따르면, 단계 i)에서 백국균 및 황국균은 중량% 비율로 3:7 내지 6:4로 혼합할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단계 i)에서 백국균 및 황국균을 포함하는 종균은 커피 생두 총중량 대비 1.5 내지 2.5 중량%로 접종하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단계 i)에서 100 내지 130℃의 물에서 25 내지 35분 동안 커피 생두에 종균을 접종을 한 후, 종균이 접종된 커피 생두를 35 내지 45℃의 물에 침지하여 1 내지 3 시간 동안 발효하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단계 ii)은 100 내지 130℃의 물에서 침지하여 커피의 수용성 성분, 아로마 성분 및 카페인을 추출한 후, 활성탄 필터로 카페인을 제거하는 단계로, 침지 시간을 조절하여 카페인 제거율을 제어하는 것을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 단계 iii)에서 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분 함유 추출액에 발효된 커피 생두를 상온에서 4 내지 6 시간 침지하여, 발효된 커피 생두에 함유된 카페인을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본원의 디카페인 퍼먼티드 커피는 화학물질을 이용하지 않고 백국균과 황국균을 이용한 발효공정을 거친 후 순수한 물로 카페인이 제거된 커피이므로 인체에 대한 부작용을 최소화할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본원의 디카페인 퍼먼티드 커피는 백국균과 황국균을 이용한 발효공정을 통해, 단맛, 산미, 바디 등 향미를 향상시킬 수 있어, 소비자들에게 더 넓은 스펙트럼의 맛을 제공할 수 있다. 특히, 백국균은 발효 시에 구연산을 생성하여 pH를 3까지 떨어뜨려서 오염균인 세균의 발생을 막아 안정적으로 발효를 할 수 있으며, 구연산의 신맛은 커피에 청량감을 더할 수 있다. 또한, 황국균은 커피 생두의 단백질을 펩타이드와 아미노산으로 만들어 감칠맛을 내며 전분을 분해하여 포도당과 같은 단맛을 나게 한다. 본원에서 사용하는 황국1호 균주는 자연발효 전통메주에서 분리한 균주로 유전체분석을 통하여 황국균(Aspergillus oryzae)으로 동정되었으며 현재 전통 장류에서 문제가 되고 있는 곰팡이 독소인 아플라톡신을 생성하지 않을 뿐만 아니라 콩단백질과 탄수화물 분해능력이 우수한 균주이다.
일 실시예에 따르면, 상기 백국균과 황국균을 이용한 발효 과정을 통해 원재료에 없던 새로운 물질이 생기면서 영양성분이 강화될 수 있고, 영양소 흡수율 향상, 아미노산의 일종인 메티오닌이 함유되어 간 해독작용에 효과적이며, 리신, 리놀레산, 이소플라본이 풍부하여 각종 질환 예방 및 면역력 강화 효과를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본원의 디카페인 퍼먼티드 커피는 기존의 디카페인 커피는 인체가 지방산을 더 만들도록 유도하는 화합물을 많이 함유하여 콜레스테롤 의 인체 내 흡수가 높아질 수 있는 로부스타종 대신, 아리비카종을 사용하여 콜레스테롤의 체내 흡수를 감소시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본원의 디카페인 퍼먼티드 커피의 제조방법은 인체에 대한 부작용을 최소화할 수 있으며, 영양성분 강화, 영양소 흡수율 향상, 면역력 강화, 및 향미 증진 효과를 가지는 디카페인 퍼먼티드 커피를 효율적으로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 백국균과 황국균을 이용하여 발효된 디카페인 퍼먼티드 커피의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 발명을 더 쉽게 이해하기 위해 편의상 특정 용어를 본원에 정의한다. 본원에서 달리 정의하지 않는 한, 본원에 사용된 과학 용어 및 기술 용어들은 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미를 가질 것이다. 본 명세서에 사용되는 용어 "포함"은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
일 측면에 따르면, 백국균 및 황국균을 포함하는 종균으로 발효된, 디카페인 퍼먼티드 커피 생두가 제공된다.
백국균(white-koji mould)은 흑국균의 변종으로 분생자가 착색하지 않고 균총이 백색으로 변한 것으로, 백균이라고도 한다. 현재 술의 제조에 많이 사용되고 있는 백국균(Aspergillus kawachii, 누룩곰팡이)은 중산성 흑누룩균을 보존하던 중 우연히 분생자가 흰색인 것을 발견하여 실용화한 것이다. 백국균은 구연산을 생성하여 pH를 3까지 떨어뜨려서 오염균인 세균의 발생을 막아 안정적으로 발효를 할 수 있으며, 구연산의 신맛은 커피에 청량감을 더할 수 있다. 따라서 백국균은 신맛을 내기 위해 첨가되며 발효취가 나지 않고 커피의 향을 고급스럽게 할 수 있다. 또한, 백군균은 황국균과 달리 생산성이 강하고 상기와 같이 잡균의 오염을 방지할 수 있는 이점도 있다.
황국균(Aspergillus oryzae)은 커피생두의 단백질을 펩타이드와 아미노산으로 분해하여 감칠맛을 내며 전분을 분해하여 포도당과 같은 단맛을 나게 한다. 따라서, 황국균은 단맛 및 감칠맛을 내기 위해 첨가되며 단맛 및 감칠맛은 소비자가 선호하는 맛 중 하나이다.
이에 한정되는 것은 아니나, 상기 황국균은 황국1호일 수 있다. 본원에서 사용하는 황국1호 균주는 자연발효 전통메주에서 분리한 균주로 유전체 분석을 통하여 황국균(Aspergillus oryzae)으로 동정되었으며 현재 전통 장류에서 문제가 되고 있는 곰팡이 독소인 아플라톡신을 생성하지 않을 뿐만 아니라 콩단백질과 탄수화물 분해능력이 우수한 균주이다
또한, 백국균 및 황국균을 이용하여 발효시킴으로써, 커피 특유의 쓴맛을 저감시키면서 커피의 신맛, 단맛, 및 감칠맛을 증진시키며 조화를 이루며 커피의 향을 고급스럽게 할 수 있다.
나아가, 본원의 디카페인 퍼먼티드 커피는 백국균과 황국균을 이용한 발효공정을 통해, 단백질, 비타민, 셀레늄, 칼슘 등의 영양소 흡수율을 향상시킬 수 있으며, 아미노산의 일종인 메티오닌이 함유되어 간 해독작용에 효과적이며, 리신, 리놀레산, 이소플라본이 풍부하여 각종 질환 예방 및 면역력 강화 효과를 가질 수 있다. 또한, 천연다당류인 이눌린 등의 영양성분의 강화를 통해, 혈당 조절 등의 부가적 효과도 달성할 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 본원의 디카페인 퍼먼티드 커피 생두는 백국균 및 황국균이 중량% 비율로 3:7 내지 6:4로 혼합되어 발효된 것일 수 있다. 상기와 같이 백국균 및 황국균이 중량% 비율로 3:7 내지 6:4로 혼합되어 발효된 구성이, 발효된 커피의 신맛, 단맛, 및 감칠맛을 증진시키고 조화를 이룰 수 있으며 발효취를 최소화하며 커피의 향미를 고급스럽게 하는 데 적합할 수 있고, 백국균 및 황국균이 중량% 비율로 3:7 내지 5:5로 혼합되는 것이 더 적합할 수 있고, 백국균 및 황국균이 중량% 비율로 4:6으로 혼합하는 것이 더욱더 적합할 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 본원의 디카페인 퍼먼티드 커피 생두는 백국균 및 황국균을 포함하는 종균이 커피 생두 총중량 대비 1.5 내지 2.5 중량%로 접종되어 발효된 것일 수 있다. 상기와 같이 백국균 및 황국균을 포함하는 종균이 커피 생두 총중량 대비 1.5 내지 2.5 중량%로 접종되어 발효되는 구성이, 발효된 커피의 신맛, 단맛, 및 감칠맛을 증진시킬 수 있고 조화를 이룰 수 있으며 커피의 향미를 고급스럽게 하는 데 적합할 수 있고, 백국균 및 황국균을 포함하는 종균이 커피 생두 총중량 대비 2 중량%로 접종되어 발효되는 것이 더 적합할 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 본원의 디카페인 퍼먼티드 커피 생두는 카페인이 제거되고 커피 수용성 성분 및 아로마 성분을 포함하는 커피 추출액으로 코팅된 것일 수 있다.
발효된 커피 생두에 향미를 더하기 위해, 본원의 디카페인 퍼먼티드 커피 생두를 카페인이 제거된 커피 수용성 성분 및 아로마 성분으로 코팅할 수 있다면, 커피 추출액의 추출 방법 및/또는 카페인 제거 방법은 특별한 제한은 없다.
이에 한정되는 것은 아니나, 본원의 디카페인 퍼먼티드 커피 생두는 화학물질을 이용하지 않고 백국균과 황국균을 이용한 발효공정을 거친 후 순수한 물 및 활성탄 필터를 이용하여 카페인이 제거된 커피 추출액을 이용하면 인체에 대한 부작용을 최소화할 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 본원에서는 순수한 물에 커피 생두를 100 내지 130℃의 물에 침지하고 일정 시간 동안 추출하고, 활성탄 필터를 이용하여 카페인을 제거한 커피 추출액을 이용하였다. 이때 카페인의 함량은 소정의 목적에 따라 적절히 조절할 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 본원의 디카페인 퍼먼티드 커피는 카페인 함량이 10중량% 이상 감소된 커피일 수 있고, 20중량% 이상 감소된 커피일 수 있고, 카페인 함량이 30중량% 이상 감소된 커피일 수 있고, 카페인 함량이 50중량% 이상 감소된 커피일 수 있고, 카페인 함량이 60중량% 이상 감소된 커피일 수 있고, 카페인 함량이 70중량% 이상 감소된 커피일 수 있고, 카페인 함량이 80중량% 이상 감소된 커피일 수 있고, 카페인 함량이 90중량% 이상 감소된 커피일 수 있고, 카페인 함량이 95중량% 이상 감소된 커피일 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 본원의 디카페인 퍼먼티드 커피는 카페인이 가진 유익한 효능을 가지면서, 수면장애 등의 카페인의 부작용을 최소화하기 위하여, 카페인 함량이 40 내지 60중량% 감소된 커피일 수 있다.
발효균주에 의해 분비되는 셀룰라아제 (cellulase), 프로테아제(protease), 아밀라제 (amylase), 리파아제 (lipase) 등의 효소는 커피 생두를 아미노산, 단당류, 지방산 등으로 전화시키고, 이로 인해 커피의 최종적인 향미는 당류, 지방, 단백질 등의 작은 분자로의 분해, 로스팅을 통한 반응과 생성된 작은 분자들의 마이야르 (maillard) 반응 및 스트렉커 (Strecker) 분해 등에 의해 결정된다. 프로테아제는 커피의 쓴맛을 절감하고, 아밀라제는 단맛을 증가시키고, 리파아제는 커피의 깊은 맛, 바디감을 풍부하게 하는 효과가 있다.
커피의 수용성 성분은 다양한 수용성 성분을 포함할 수 있다. 커피의 수용성 물질은 커피의 아로마, 커피의 단맛, 커피의 신맛과 같은 대부분의 커피 플레이버를 담당한다. 수용성 성분은 수용성 고형분 등을 포함할 수 있다. 수용성 성분은 다양한 아미노산, 당분, 핵산, 폴리페놀, 플라보놀, 비타민, 무기질 등을 포함할 수 있다. 또한, 본원의 상기 커피 추출물에는 지용성 성분도 포함할 수 있다. 커피의 지용성 성분은 커피의 바디감과 진한 맛을 담당한다.
커피 아로마 성분은 다량의 화학적 화합물들로 구성된다. 이들 화합물의 휘발성은 다양하며, 이들은 휘발성에 따라 분류될 수 있다. 고휘발성 커피 아로마 화합물의 예는 메탄티올, 다이메틸설파이드, 다이메틸다이설파이드, 메틸프로파날, 2-메틸부타날, 3-메틸부타날, 2-메틸-푸란, 및 N-메틸-피롤이고; 저휘발성 커피 아로마 화합물의 예는 2-에틸-5-메틸피라진, 2-에틸-6-메틸피라진, 트라이메틸피라진, 2-에틸-3,5-다이메틸피라진, 2-에틸-3,6-다이메틸피라진, 2,3-다이에틸-5-메틸피라진, 피리딘, 푸르푸랄, 푸르푸릴알코올, 5-메틸푸르푸랄, 과이어콜, 에틸과이어콜, 비닐과이어콜 및 아세트산이다. 모든 이러한 화합물은 커피 아로마의 일부로서 확인되었고, 본원의 커피 아로마 성분은 이들을 1종 이상 포함할 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 커피 생두는 아라비카종일 수 있다. 상기한 구성에 의하면, 인체가 지방산을 더 만들도록 유도하는 화합물을 많이 함유하여 콜레스테롤의 인체 내 흡수가 높아질 수 있는 로부스타종 대신, 아리비카종을 사용하여 콜레스테롤의 체내 흡수를 감소시킬 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 아라비카 생두는 브라질산 생두일 수 있다. 브라질산 생두는 신맛이 적고 고소한 견과류의 맛이 가지며 발효를 통해 신맛을 증가시켜 복합적인 향미를 부여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 디카페인 퍼먼티드 커피 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하면, i) 백국균 및 황국균을 포함하는 종균을 이용한 커피 생두 발효단계(S10); 카페인이 제거된 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분 함유 추출액을 제조하는 단계(S20); 및 iii) 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분 함유 추출액으로 단계 i)에서 발효된 커피 생두를 코팅하는 단계(S30);를 포함하는, 디카페인 퍼먼티드 커피 생두 제조방법이 제공된다.
단계 i)은 백국균 및 황국균을 포함하는 종균을 이용한 커피 생두를 발효하는 단계이다.
본원의 디카페인 퍼먼티드 커피 생두 제조방법은 화학물질을 이용하지 않고 백국균과 황국균을 이용한 발효공정을 거친 후 순수한 물로 카페인이 제거된 커피이므로 인체에 대한 부작용을 최소화할 수 있다. 또한, 신맛을 내는 백국균 및 단맛과 감칠맛을 내는 황국균으로 발효하여, 커피의 신맛, 단맛, 및 감칠맛이 증진되는 동시에 조화를 이루며 커피의 향을 고급스럽게 하는 데 적합할 수 있다.
나아가, 본원의 디카페인 퍼먼티드 커피는 백국균과 황국균을 이용한 발효공정을 통해, 단백질, 비타민, 셀레늄, 칼슘 등의 영양소 흡수율을 향상시킬 수 있으며, 아미노산의 일종인 메티오닌이 함유되어 간 해독작용에 효과적이며, 리신, 리놀레산, 이소플라본이 풍부하여 각종 질환 예방 및 면역력 강화 효과를 가질 수 있다. 또한, 천연다당류인 이눌린 등의 영양성분 강화를 통해, 혈당 조절 등의 부가적 효과도 달성할 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 단계 i)에서 백국균 및 황국균은 중량% 비율로 3:7 내지 6:4로 혼합할 수 있다. 상기와 같이 백국균 및 황국균이 중량% 비율로 3:7 내지 6:4로 혼합하여 발효하는 구성이, 발효된 커피의 신맛, 단맛, 및 감칠맛을 증진시키고 조화를 이룰 수 있으며 발효취를 최소화하며 커피의 향미를 고급스럽게 하는 데 적합할 수 있고, 백국균 및 황국균이 중량% 비율로 3:7 내지 5:5로 혼합하는 것이 더 적합할 수 있고, 백국균 및 황국균이 중량% 비율로 4:6으로 혼합하는 것이 더욱더 적합할 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 단계 i)에서 백국균 및 황국균을 포함하는 종균을 커피 생두 총중량 대비 1.5 내지 2.5 중량%로 접종할 수 있다. 상기와 같이 백국균 및 황국균을 포함하는 종균이 커피 생두 총중량 대비 1.5 내지 2.5 중량%로 접종하는 구성이, 발효된 커피의 신맛, 단맛, 및 감칠맛을 증진시킬 수 있으며 조화를 이루게 할 수 있으며 발효취를 최소화하며 커피의 향미를 고급스럽게 하는 데 적합할 수 있고, 백국균 및 황국균을 포함하는 종균이 커피 생두 총중량 대비 2 중량%로 접종하는 것이 더 적합할 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 단계 i)에서 100 내지 130℃의 물에서 25 내지 35분 동안 커피 생두에 종균을 접종을 한 후, 종균이 접종된 커피 생두를 35 내지 45℃의 물에 침지하여 1 내지 3 시간 동안 발효하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 구성에 의해, 커피 생두에 종균이 용이하게 접종 및 발효시킬 수 있고, 커피 생두의 수분을 적절하게 유지할 수 있다. 커피 생두의 수분은 9 내지 12% 정도로 유지되는 것이 로스팅에 적합할 수 있다. 즉, 커피 생두를 3 시간을 초과하여 담그게 되면, 생두의 수분이 너무 빠지고 이런 경우 로스팅할 때 생두가 타는 문제점이 발생할 수 있다.
단계 ii)는 카페인이 제거된 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분 함유 추출액을 제조하는 단계는 커피 생두를 물에 침지하여 커피의 수용성 성분, 아로마 성분 및 카페인을 추출한 후, 카페인을 제거하여 수용성 성분 및 아로마 성분을 포함하는 커피 수용성 성분 및 아로마 성분 함유 추출액을 제조하는 단계이다.
이에 한정되는 것은 아니나, 단계 ii)은 100 내지 130℃의 물에서 침지하여 커피의 수용성 성분, 아로마 성분 및 카페인을 추출한 후 활성탄 필터로 카페인을 제거하는 단계일 수 있다. 상기와 같이, 본원의 디카페인 퍼먼티드 커피 생두 제조방법은 화학물질을 이용하지 않고 백국균과 황국균을 이용한 발효공정을 거친 후 순수한 물로 카페인이 제거된 커피이므로 인체에 대한 부작용을 최소화할 수 있다.
또한, 상기 침지 시간을 조절하여 카페인 제거율을 제어하는 것을 포함할 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 상기 침지 시간을 2 내지 12 시간 내에서 조절하여 카페인 제거율을 10 내지 99.9 중량%까지 조절할 수 있다. 즉, 상기 침지 시간이 길어질수록 카페인 제거율은 어느 한도까지는 비례적으로 증가할 수 있다. 예시적으로 카페인 제거율을 40 내지 60 중량%로 제어하고자 하면, 상기 침지 시간을 4 내지 6 시간으로 한정할 수 있다. 즉, 카페인이 가진 유익한 효능을 가지면서, 불면(증) 등의 카페인의 부작용을 최소화하기 위하여, 카페인 함량이 40 내지 60 중량% 감소된 커피를 제조하는 목적으로 한다면 상기 침지 시간은 4 내지 6 시간이 적합할 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 상기 침지 시간 동안, 35 내지 45℃의 온도를 유지하는 것이 커피의 수용성 성분, 아로마 성분 및 카페인을 추출 및 카페인 제거에 적합할 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 상기 침지 시간이 2시간 미만인 경우 커피의 향미 성분이 충분하게 추출되지 않을 수 있고, 10 시간 초과로 침지하는 경우 시간 경과에 따른 추출 효과가 저하되고 커피 생두가 변질될 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니나, 단계 ii)에서 활성탄 필터(carbon filter)를 이용하여 카페인을 제거하는 것을 포함할 수 있다. 활성탄은 일종의 숯이기 때문에 대부분 탄소질로 이루어져 있어 흡착력이 우수하며 다공성 구조이기 때문에, 물이 통과하면 안의 탄소 알갱이들이 각종 화학물질을 흡착해, 이물질이나 수돗물 속 잔류염소, 수은이나 납 같은 중금속을 제거해 주고 냄새와 맛도 좋게 만들어 준다. 특히 활성탄 필터는 입자 크기의 차이를 이용하여 입자 크기가 큰 카페인 성분을 제거할 수 있다면 특별한 제한은 없고, 상용화된 활성탄 필터를 이용할 수 있다. 즉, 커피 추출액을 활성탄 필터를 사용하여, 큰 입자인 카페인을 걸러내고 그보다 작은 입자구조를 가진 수용성 성분, 오일 등 향미 성분은 활성탄 필터를 통과시켜, 카페인이 제거된 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분을 함유하는 커피 추출액을 제조할 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 본원의 실시예에서는 망면적 0.25㎡ 활성탄 필터를 사용하였다. 이에 한정되는 것은 아니나, 커피 생두의 열수 추출액에는 보통 가용성 성분이 약 25%, 불용해성 성분이 약 73%, 카페인이 약 1.2% 정도가 포함되는 데, 활성탄 필터로 여과하면 상기 원리에 의해 '카페인'만 걸러낼 수 있다.
단계 iii)은 단계 i)에서 발효된 커피 생두를 단계 ii)에서 제조된 카페인이 제거된 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분 함유 추출액으로 코팅하는 단계이다.
이에 한정되는 것은 아니나, 단계 iii)에서 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분 추출액에 발효된 커피 생두를 상온에서 4 내지 6 시간 침지하여, 발효된 커피 생두에 함유된 카페인을 추출하는 단계를 포함할 수 있다. 상기한 구성에 의하면, 카페인이 제거된 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분 함유 추출액으로 코팅을 효율적으로 진행할 수 있다. 이에 한정되는 것은 아니나, 단계 iii)에서 발효된 커피 생두의 침지 시간이 4 시간 미만이면, 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분의 코팅이 충분하지 않을 수 있고, 6 시간 초과 시에는 커피 향미 증진 효과 및 카페인 제거 효율이 저하될 수 있고 커피 생두가 변질될 수 있다.
또한, 카페인이 제거된 커피의 고형분 및 아로마 성분 함유 추출액에 발효된 커피 생두를 담가 두면 카페인만 우러나오게 된다. 이는 발효된 커피 생두의 카페인 성분이 더 높기 때문에, 삼투압 원리에 의해 카페인이 제거된 커피의 고형성분 및 아로마 성분 함유 추출액으로 발효된 커피 생두의 카페인이 추출되기 때문이다.
한편, 커피 아로마 성분 함유 추출액에는 카페인을 제외한 수용성 성분들이 이미 포화상태이므로, 삼투압 원리에 의해 커피 생두의 수용성 성분들은 추출되지 않고, 농축 발효 커피 생두에 코팅될 수 있다.
본원의 디카페인 퍼먼티드 커피의 제조방법은 인체에 대한 부작용을 최소화할 수 있으며, 영양성분 강화, 영양소 흡수율 향상, 면역력 강화, 및 향미 증진 효과를 가지는 디카페인 퍼먼티드 커피를 효율적으로 제조할 수 있다.
[실시예]
이하, 첨부된 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 디카페인 퍼먼티드 커피 제조방법에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
실시예 1. 디카페인 퍼먼티드 커피 생두의 제조
단계 1) 커피 생두의 종균 접종 및 커피 생두 발효 단계
커피 생두는 아라비카종으로 브라질 생두를 사용하였다. 종균은 국내산 종균인 백국균과 황국균은 중량% 비율로 4:6으로 혼합하여 커피 생두 총 중량에 대해 2.0%(w/w) 준비하였다. 이때 황국균은 황국1호를 사용하였고, 백국균 및 황국균은 식초몰, 수원발효, 및 순창 발효미생물산업진흥원에서 구입하여 사용하였다.
커피 생두에 종균을 접종하기 위해, 준비된 커피 생두 및 종균을 120℃의 물에 30분 동안 침지하였다.
다음, 균주를 접종한 커피 생두를 40℃의 물에 3 시간 동안 침지하여 발효시켰다.
발효가 완료된 후, 물을 버리고 발효된 커피 생두는 그늘지고 서늘한 곳에 보관하였다.
단계 2) 카페인이 제거된 커피 생두의 수용성 성분 및 커피 아로마 성분 함유 추출액 제조 단계.
커피 생두는 아라비카종으로 브라질 이시드로 페레이라 (Brazil ip Yellow Bourbon) 생두를 사용하였다. 나무사이로에서 생두를 구입하여 사용하였다. 120℃의 뜨거운 물에 5시간 동안 커피 생두를 침지하여, 커피의 수용성 성분, 아로마 성분, 및 카페인을 추출하였다. 상기 추출액을 활성탄 필터(carbon filter)를 사용하여, 큰 입자인 카페인을 걸러내고 그보다 작은 입자구조를 가진 수용성 성분, 오일 등 향미 성분은 망면적 0.25㎡ 활성탄 필터(carbon filter)를 통과시켜, 카페인이 제거된 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분을 함유하는 커피 추출액을 제조하였다. 이 커피 추출액은 단계 1)에서 제조된 발효된 커피 생두에 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분을 코팅하고, 발효된 커피 생두의 카페인을 제거하는 데 사용되기 위해 보관되었다. 이때 생두의 수용성 성분 및 아로마 성분이 제거된 커피 생두는 버렸다
단계 3) 발효된 커피 생두의 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분 코팅 단계
단계 1)에서 제조된 발효 커피 생두를 단계 2)에서 제조된 커피의 수용성 고형물 및 커피 아로마 성분 함유 추출액에 상온에서 5시간 동안 침지하여 발효 커피 생두에 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분을 코팅하였다.
이때, 카페인이 제거된 커피의 고형성분 및 아로마 성분 함유 추출액에 발효된 커피 생두를 담가 두면 카페인만 우러나오게 된다. 이는 발효된 커피 생두의 카페인 성분이 더 높기 때문에, 삼투압 원리에 의해 카페인이 제거된 커피의 고형성분 및 아로마 성분 함유 추출액으로 발효된 커피 생두의 카페인이 추출되기 때문이다.
한편, 커피 아로마 성분 함유 추출액에는 카페인을 제외한 수용성 성분들이 이미 포화상태이므로, 삼투압 원리에 의해 커피 생두의 수용성 성분들은 추출되지 않고, 농축 발효 커피 생두에 코팅될 수 있다.
본원의 디카페인 퍼먼티드 커피는 건조된 후 로스팅되어 추출되었을 때, 발효 생두이므로 신맛과 단맛을 증진할 수 있고, 단백질, 비타민, 셀레늄, 칼슘 등의 영양소 흡수율을 향상시킬 수 있으며, 아미노산의 일종인 메틴오닌이 함유되어 간 해독작용에 효과적이며, 리신, 리놀레산, 이소플라본이 풍부하여 각종 질환 예방 및 면역력 강화 효과를 가질 수 있다. 또한, 천연다당류인 이눌린 등의 영양성분 강화를 통해, 혈당 조절 등의 부가적 효과도 달성할 수 있다.
실험예
실험예 1: 다양한 발효원 따른 발효 커피 관능평가
유산균, 고초균, 효소, 백국균, 황국균, 또는 백국균 및 황국균 (중량% 비율로 1:1)을 본원의 제조방법에 따라 각각 생두 총중량 대비 2중량%로 접종하여 발효한 후, 상기 본원의 제조방법에 의해 제조된 디카페인 퍼먼티드 커피를 건조하여 로스팅 한 후 커피액을 추출하여 관능평가를 실시하여, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
관능평가는 전문패널 20명에게 시식하게 한 후 5점 척도법으로 관능검사를 실시하여 평균값을 구하였다.
- 맛, 향, 종합적 선호도 : 1=매우 나쁘다, 5점=매우 좋다
구분 맛 향 종합적 선호도 종합적 기호도
순위
유산균 4.0 3.9 3.95 2
고초균 2.8 3.0 2.85 6
효소 3.4 3.7 3.55 5
백국균 3.5 3.7 3.65 4
황국균 3.8 3.8 3.8 3
백국균 + 황국균 4.3 4 4.2 1
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 백국균 및 황국균을 같이 접종한 경우가, 다른 발효원을 이용한 경우에 비해 종합적 선호도 및 종합적 기호도가 우수한 것으로 나타났다.
실험예 2: 종균에 따른 발효커피 관능평가
백국균, 황국균, 고초균, 또는 백국균 및 황국균(중량% 비율로 1:1)을 본원의 제조방법에 따라 각각 생두 총중량 대비 2중량%로 접종하여 발효한 후, 상기 본원의 제조방법에 의해 제조된 디카페인 퍼먼티드 커피를 건조하여 로스팅 한 후 커피액을 추출하여 관능평가를 실시하여, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
관능평가는 전문패널 20명에게 시식하게 한 후 5점 척도법으로 관능검사를 실시하여 평균값을 구하였다.
- 단맛, 신맛, 쓴맛, 풍미, 바디감, 뒷맛, 종합적 기호도 : 1=매우 나쁘다, 5점=매우 좋다
항목
백국균 + 황국균
백국균 황국균 고초균
단맛 4.0 3.2 4.0 3.7
신맛 4.2 3.8 3.8 3.2
쓴맛 3.8 3.6 3.6 3.5
풍미 4.2 3.5 3.6 3.3
바디감 3.9 3.5 3.7 3.8
뒷맛 4.1 3.5 3.6 3.5
종합적
기호도 		4.0 3.5 3.7 3.45
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 백국균 및 황국균을 동시에 접종한 경우가, 종래 발효 커피 제조에 사용되는 고초균을 접종한 경우에 비해 단맛, 신맛, 풍미, 뒷맛, 및 종합적 기호도가 매우 우수한 것으로 나타났다. 또한, 백국균 및 황국균을 동시에 접종한 경우가, 백국균 및 황국균을 개별적으로 접종한 경우에 비해서도, 단맛, 신맛, 풍미, 바디감, 뒷맛, 및 종합적 기호도가 우수한 것으로 나타났다.
실험예 3: 백국균과 황국균의 혼합 비율에 따른 관능평가
하기 제조예와 같이 종균 중 백국균과 황국균 혼합 비율을 달리하여, 본원의 제조방법에 따라 각각 생두 총중량 대비 2중량%로 접종하여 발효한 후, 상기 본원의 제조방법에 의해 제조된 디카페인 퍼먼티드 커피를 건조하여 로스팅 한 후 커피액을 추출하여 관능평가를 실시하여, 그 결과를 표 3에 나타내었다.
관능평가는 전문패널 20명에게 시식하게 한 후 5점 척도법으로 관능검사를 실시하여 평균값을 구하였다.
- 맛, 향, 종합적 선호도 : 1=매우 나쁘다, 5점=매우 좋다
구분 맛 향 종합적
선호도 		종합적
기호도 순위
제조예 1(백국균 : 황국균 = 30 : 70) 3.8 3.5 3.65 2
제조예 2(백국균 : 황국균 = 40 : 60) 4.3 4.1 4.2 1
제조예 3(백국균 : 황국균 = 50 : 50) 3.4 3.7 3.55 3
제조예 4(백국균 : 황국균 = 60 : 40 3.5 3.7 3.6 4
제조예 5(백국균 : 황국균 = 70 : 30) 2 2.3 2.2 5
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 백국균 및 황국균을 동시에 접종한 경우에도 그 혼합비율에 따라 맛, 향, 종합적 선호도 및 기호도가 상이하게 나타났다. 백국균 및 황국균의 혼합비율을 중량% 기준으로 7:3으로 혼합하는 경우, 맛, 향, 종합적 선호도가 급격히 저하되었다. 또한, 백국균 및 황국균을 혼합비율을 중량% 기준으로 4:6으로 혼합하는 것이 맛, 향, 종합적 선호도, 및 종합적 기호도가 가장 우수한 것으로 나타났다.
실험예 4. 침지 시간에 따른 카페인 제거 효율 측정
120℃의 열수에 커피 생두를 30 분 내지 12 시간 동안 침지 시간을 달리하여 침지하여 커피의 수용성 성분, 아로마 성분, 및 카페인을 추출한 후, 망면적 0.25㎡ 활성탄 필터(carbon filter)를 이용하여 카페인을 제거하였다.
상기 침지 시간에 따른 카페인 감소율을 측정하고 그 결과를 표 4에 나타내었다.
카페인
감소율 		10 % 30 % 50 % 70 % 99.9 %
침지 시간 30분 ~ 2시간 2 ~ 4시간 4 ~ 6시간 6 ~ 8시간 8 ~ 12시간
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 상기 침지 시간에 따라 카페인 감소율이 비례적으로 증가하였다. 따라서, 본원에 의하면 상기 침지 시간을 조절하여, 목적에 따라 원하는 비율로 카페인을 용이하게 제거할 수 있다.
본 발명은 종래의 디카페인 커피 및 디카페인 커피 제조방법과 비교하여 하기와 같은 장점이 있다.
1) 국내 종균을 활용하여 종래의 디카페인 커피에 비하여 향미를 증진시킬 수 있다. 특히, 백국균 및 황국균의 적절한 조합으로 커피의 영양적 측면, 기호도, 및 향미를 극대화할 수 있다.
2) 카페인의 함량을 원하는 대로 적절히 용이하게 조절할 수 있고, 카페인의 함량을 약 50% 정도 감소시키는 경우, 카페인이 가진 유익한 효능을 가지면서, 불면 등의 카페인의 부작용을 최소화할 수 있다.
3) 화학물질이 아닌 순수한 물과 활성탄 필터를 이용하여 카페인을 제거하므로 인체에 대한 유해성이 없다.
4) 지방질이 낮은 아리비카 생두를 사용하여 콜레스테롤 수치를 낮출 수 있다.
이상, 본 발명내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시의 태양일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 정의된다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 백국균 및 황국균을 포함하는 종균으로 발효된, 디카페인 퍼먼티드 커피 생두.
  2. 제1항에 있어서,
    백국균 및 황국균이 중량% 비율로 3:7 내지 6:4로 혼합되어 발효된, 디카페인 퍼먼티드 커피 생두.
  3. 제1항에 있어서,
    백국균 및 황국균을 포함하는 종균이 커피 생두 총중량 대비 1.5 내지 2.5 중량%로 접종되어 발효된, 디카페인 퍼먼티드 커피 생두.
  4. 제1항에 있어서,
    카페인이 제거되고 커피 수용성 성분 및 아로마 성분을 포함하는 커피 추출액으로 코팅된, 디카페인 퍼먼티드 커피 생두.
  5. i) 백국균 및 황국균을 포함하는 종균으로 커피 생두를 발효시키는 커피 생두 발효단계;
    ii) 커피 생두를 물에 침지하여 커피의 수용성 성분, 아로마 성분, 및 카페인을 추출한 후, 카페인을 제거하여 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분을 포함하는 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분 함유 추출액을 제조하는 단계; 및
    iii) 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분 함유 추출액으로 단계 i)에서 발효된 커피 생두를 코팅하는 단계;를 포함하는, 디카페인 퍼먼티드 커피 생두 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    단계 i)에서 백국균 및 황국균은 중량% 비율로 3:7 내지 6:4로 혼합하는, 디카페인 퍼먼티드 커피 생두 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    단계 i)에서 백국균 및 황국균을 포함하는 종균은 커피 생두 총중량 대비 1.5 내지 2.5 중량%로 접종하는 것을 포함하는, 디카페인 퍼먼티드 커피 생두 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    단계 i)에서 100 내지 130℃의 물에서 25 내지 35분 동안 커피 생두에 종균을 접종을 한 후, 종균이 접종된 커피 생두를 35 내지 45℃의 물에 침지하여 1 내지 3 시간 동안 발효하는 단계를 포함하는, 디카페인 퍼먼티드 커피 생두 제조방법.
  9. 제5항에 있어서,
    단계 ii)는 100 내지 130℃의 물에서 침지하여 커피의 수용성 성분, 아로마 성분 및 카페인을 추출한 후, 활성탄 필터로 카페인을 제거하는 단계로, 침지 시간을 조절하여 카페인 제거율을 제어하는 것을 포함하는, 디카페인 퍼먼티드 커피 생두 제조방법.
  10. 제5항에 있어서,
    단계 iii)에서 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분 함유 추출액에 발효된 커피 생두를 상온에서 4 내지 6 시간 침지하여, 발효된 커피 생두에 함유된 카페인을 추출하는 단계를 포함하는, 디카페인 퍼먼티드 커피 생두 제조방법.
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