<8> 커피의 과학

 

<8> 커피의 과학

커피는 볶음으로써 비로소 맛과 향을 갖게 된다

   

 김 관 중 동서식품 기술연구소 연구관리팀장

1963년생, 중앙大 화학과 졸업, 경희大 식품공학 박사, 現 동서식품 기술연구소 연구관리팀장. 

   

아라비카가 카페인이 적다

 커피 품종은 크게 두 가지로 나누어지는데 하나는 아라비카(Arabica), 다른 하나는 로부스타(Robusta)이다. 커피 生豆(생두)의 화학적 조성은 품종, 재배지역, 기후, 숙성정도 및 저장조건 등에 따라 크게 영향을 받는다.

  

  일반적으로 아라비카 커피 생두의 화학적 조성은 총 다당류 함량이 50.0~ 55.0%, 지방질 12.0~18.0%, 단백질 11.0~13.0%, 총 클로로겐산 5.5~ 8.0%, 올리고당 6.0~8.0%, 무기질 3.0~4.2%, 카페인 0.9~1.2%, 트리고넬린 1.0~1.2%로 구성되어 있다.

  

  로부스타 커피 생두의 경우는 총 다당류 함량이 37.0~47.0%, 지방질 9.0~13.0%, 단백질 13.0~15.0%, 총 클로로겐산 7.0~10.0%, 올리고당 5.0~7.0%, 무기질 4.0~4.5%, 카페인 1.6~2.4%로 구성되어 있다.

  

  아라비카가 로부스타에 비해서 탄수화물 함량(다당류, 올리고당), 지방질 함량 및 트리고넬린 함량이 상대적으로 많은 반면에, 무기질 함량, 카페인 함량, 단백질 함량 및 총 클로로겐산 함량은 로부스타가 상대적으로 많다.

  

  커피 생두는 로스팅(Roasting볶음)공정을 거치면서 화학적인 조성이 급격하게 변하며 커피 특유의 향을 생성한다.

  

  로스팅 공정은 4단계로 나눠지는데, 제1단계에서는 가열된 대류열에 의해서 생두의 표면 온도가 상승되면서 100℃가 될 때까지 수분이 서서히 증발하고, 제2단계에서는 가열이 더욱 진행되어 130℃가 되면 커피가 황색으로 서서히 변하면서 팽창하기 시작하며 140℃에서 탄산가스 및 향기 성분이 발생한다. 제3단계에서 온도가 150℃로 상승하면 커피 생두의 중심 부분이 열리면서 팽창음이 나기 시작하고 흡열반응은 최고에 도달한다. 제4단계에서는 발열반응으로 전환되면서 향기 성분이 본격적으로 생성되기 시작한다.

  

  온도가 190℃가 되면 조직에 미세한 균열이 생기기 시작하며, 200℃부터는 향기 성분 생성이 더욱 활발하게 진행되다가 220~230℃에서는 로스팅을 중단하고 신속히 냉각시켜 가열반응을 끝낸다. 이 단계에서 향기 성분의 생성이 최고에 도달하며 더 진행되면 탄화작용으로 향기 성분이 감소한다. 일반적으로 로스팅 공정이 완료되면 중량의 14~18%가 감소하고, 부피는 2~3배로 팽창하며, 다량의 탄산가스를 방출하게 된다.

  

  메독시피라진이 커피향의 본질

  

  커피 생두는 바람직하지 않은 향기 성분을 함유하고 있지만, 로스팅 공정을 거치면서 수많은 휘발성 성분들이 나타나 향기 성분을 지니게 된다. 현재까지 연구된 바에 의하면 커피의 향기 성분들은 피리딘, 퀴놀린, 피라진, 알코올, 페놀 등이 존재하는 것으로 밝혀졌으며, 특히 메독시피라진은 커피의 특징적인 성분으로 알려져 있다.

  

  볶은 커피에는 약 800여 종의 휘발성 향기 성분이 있다.

  

  커피 원두에는 다량의 탄수화물이 포함되어 있으며, 이 중 5~10%의 당분이 존재한다. 그 대부분은 자당(설탕)이고, 그 밖에 포도당 및 과당 등이 있다. 로스팅 공정을 통해 이 당분들의 일부가 캐러멜化하여 단맛 성분으로 남고, 나머지는 쓴맛과 향 성분으로 분해된다.

  

  커피의 신맛은 로스팅 과정과 많은 상관관계가 있으며, 水溶性(수용성) 산이 최대치를 나타낸 뒤 계속 가열하면 함유량이 점점 떨어진다. 그래서 약하게 볶은 커피에 많은 산이 함유되어 있다. 또 추출과정에서도 미묘한 차이가 날 수 있으며, 커피 신맛에 영향을 주는 성분들은 지방족 산들이다.

  

  커피의 떫은맛을 내는 타닌은 뜨거운 물에서 분해되거나 변질되어 저온에서 잘 녹는 성질이 있다. 그래서 두 번, 세 번 가열해 추출하면 카페인의 양은 현저히 줄어드는 대신 타닌이 많이 나와 떫은맛이 강해진다.

  

  카페인 등의 알칼로이드 물질, 클로로겐산 등 폴리페놀류, 미네랄(칼슘, 마그네슘), 그리고 탄수화물(당분, 전분과 섬유질) 등은 로스팅 온도가 높아짐에 따라 캐러멜화하여, 이들이 물에 녹아 커피 특유의 쓴맛을 구성한다.

  

  일반적으로 신맛이 강한 커피는 쓴맛이 감추어지고 쓴맛이 강한 커피에서는 신맛이 부족하기 쉽기 때문에, 두 가지 맛의 절묘한 조화가 필요하다. 쓴맛의 경우 볶는 시간, 강약, 그리고 추출 시간 및 온도 등에 영향받는 매우 복잡한 맛이라고 표현할 수 있다.