커피 화학반응

배전에 의한 화학적 변화는 어떠할까?

탄수화물의 단당류인 Glucose(글루코스)와 올리고당의 Sucrose(수크로스)가 갈색색소의 원료 물질이다. 그러나 Sucrose의 경우 강배전 시 함량이 감소하는 것으로 나타났고 글루코스의 경우는 배전할 때만 갈색 색소로 변화한다. 글루코스가 아미노산을 만나면 Millard반응을 일으키고 아미노산을 만나지 못하면 Furfural 이라는 물질이 열분해 하면서 생성된다.

배전두의 갈색색소의 형성을 설명하는 화학반응에 대해 알아보자

먼저 Polyphenol Oxidation (폴리페놀 산화반응) 이다. 단백질, 다당류 혹은 글러겐산류, 트리고넬린 분해 물질들이 결합된 고분자혼합물이다. 

그다음 Maillard Reaction (마이야르 반응) 이다. 아미노산 및 환원당 사이의 Maillard Reaction 은 멜라노이딘이 형성되어 갈색을 띤다. 환원당이 아미노기를 가진 암노산이나 단백질과 반응하여 갈색 색소를 형성하는 반응이다. 이 반응을 마이야르 반응 또는 아미노 카프보닐 반응이라 하는데 땅콩, 참깨 등을 고온에서 볶으면 향미가 생성되는 것은 마이야르 반응에 의하여 멜라노이딘이라는 고분자가 갈색색소 뿐만 아니라 여러 종류의 방향 화합물을 생성하기 때문이다.

마지막으로 Caramelization (갈색 반응)이다. 생두에 5~10%함유된 자당의 캐러멜화는 생두를 배전할 때 갈색으로 변화하는 것이고 이것은 생두의 당질 성분이 변화하는 것이다. 커피콩을 배전하면 당의 갈변화가 일어나 향기 성분이 생성된다. 배전도가 가장 높은 단계에서 생성되는 향기는 초콜릿 향기(Chocolate Type)이다.

꽃향기, 허브향기, 감귤 향기 등은 본래부터 커피에 있던 향기로 효소에 의해서 형성된 성분들로 휘발성이 매우 강하고 갓 볶은 커피에서 자주 느낄 수 있는 향기이다. 당이나 당용액을 높은 온도로 가열하면 특이한 냄새와 갈색 색소가 형성된다. 캐러ㅔㄹ반응은 탈수반응을 동반한 열분해 반응으로써 휘발성 저분자 호합무의 생성과 갈색의 고분자 색소를 생성한다. 그리고 아라비카와 로부스타의 갈색도를 비교해보면 아라비카의 갈색도가 더 짙은데 그 이유는 Sucrose의 함량이 아라비카종이 더 많기 때문이다.

생두 배전에 따라 다량으로 함유된 유리당류인 자당과 Chlorogenic Acid류 화합물은?

먼저 자당은 배전된 콩의 갈색 색소, 비 Phenolic Carbonic Acid류가 향기성분으로 변화된다.

그다음 Chlorogenic Acid류 화합물이다. 배전과정중 중합 및 단백질과의 화합 등의 반응으로 갈색색소가 생성된다. 배전과정 중 가수분해, 개열에 의하여 일부는 향기성분으로 변화된다. 배전과정 중 생성되는 유기산류 성분들은 당류와 Chorogenic Acid류가 공존할 때 생성되지만 Citric Acid는 클로로젠산 단독으로 생성된다.

배전과정 중 커피 생콩에 함유된 Trigonelline의 변화는 어떠할까?

Trigonelline은 배전과정 중 Nicotinic Acid 및 Niacin 등의 비타민으로 변화된다. 커피의 맛은 커피 배전시 Sucrose 및 Chloroggenic  Acid류에 의해서 다섯가지의 성분에 영향을 받는데, 이 다섯가지 성분에는 Citric Acid, Malic Acid, Lactic Acid, Pyruvic Acid, Acetic Acid가 있다.

커피의 신맛은 야개전한 커피가 강배전한 것보다 더 강하고 커피의 ph가 낮아질ㄹ수록 신맛이 증가한다. 또한 커피에 함유되어 잇는 클로로젠산, 옥살산 등이 신맛을 낸다. 커피의 쓴맛은 강배전일수록 쓴 맛 성분이 생성되어 카페인이 없는 커피도 강한 쓴맛을 가진다.또한, 원두의 단맛과 관련되지 않는 성분은 환원당, 올리고당, 단백질이다. 커피 맛을 표현하는 용어 중 일반적으로 아로마(Aroma)를 표현하는 용어는 Nutty, Herb, Fruty 이다. 또한 후미(Aftertaste)를 표현할 수 있는 용어는 Spicy, Chocolaty, Carbony 이다.

커피에서 바디(Body)감이 있다는 의미는 물과 커피가루의 비율 그리고 커피 추출로 정해지는 농도(Strength, TDS), 깊이감(Depth)등, 커피의 쓴맛과는 전혀 별개의 개념이다. 촉감(Tactile Sensation)또는 신경자극(Nerve Impulse)으로 이해하면 된다. 카세인 또는 카제인은 단백질의 한 가지로 우유에 3%정도로 들어있고, 우유에 사늘 넣으면 카세인이 굳어지므로 쉽게 얻을 수 있다.

*카제인 나트륨은 우유의 주요 단백질로 식품, 의약, 공업용 접착제, 페인트 등의 원료로 쓰이는 물질이다. 주된 용도로는 육아용 분유, 분말크림, 치즈, 커피, 스파게티, 마요네즈 등에 사용한다.

배전 후 향기가 없고 풋내와 누린내가 생성되는 이유는 저온에서 장시간 볶아 향기가 생성되지 못했기 때문이다. 배전 후 향미가 떨어지고 기름지면서 탄 맛이 나는 이유는 최적의 온도와 시간이 경과되어 향기 성분이 증발하고 커피콩이 산패되었기 때문이다. 생두를 배전하면서 발생하는 화학적 변화는 염소산의 감소, 당분의 감소, 수분가소이다. 커피 배전 후 적정한 수분함량은 1%이다. 생두에 가장 많이 함유되어 있는 성분은 Carbonydrate(탄수화물)이다.