6. 커피의 성분
◉ 커피 생두의 성분 구성 (단백질 = 아미노산 ?)
• 가장 중요한 성분은 다당류, 지질, 유기아미노산, 단백질, 무기질, 카페인 등
다당류 (탄수화물) | 지방 (Lipid) | 유기 아미노산 | 단백질 (Protein) | 무기질 (Minerals) | 지방산 | 클로로겐산과 트리고넬린, 카페인 |
37~55% | 11~13% | 11~16% | 4~5% | 3~5% | 2% 내외 | 각각 1% 가량 |
• 성분의 함량은 생두의 종류나 생산지역, 재배환경에 따라 조금씩 차이
• 향기성분은 생두를 볶는 과정에서 생기는 카페놀과 에테르 성분으로 휘발성이 있어
분쇄 후 내버려 두면 약 2주일 만에 없어진다.
□ 탄수화물 : 40여종, 분자크기에 따라 단당류, 이당류, 다당류로 구분
• 단당류(Monosaccharide) : 가장 간단한 당질, 더 이상 분해할 수 없는 최종산물
① 포도당(Glucose)
② 과당(Fructose) : 포도당과 결합 자당형태로 존재, 상대적 감미도 175로 가장 큼
③ 갈락토스(Galactose)
• 이당류(Disaccharide) : 단당류 2개분자로 이루어짐. 단맛이나 쓴맛이 난다.
① 자당(Sucrose), 설탕 : 포도당 1분자와 과당 1분자가 결합한당, 모든 식물에 존재
② 유당(Lactose), 젖당 : 포도당과 갈락토스 각 1분자가 결합한 당. 포유류 젖속에 포함
③ 맥아당(Maltose), 엿당 : 포도당 2분자가 결합한당. 맥아와 같이 발아종자에 많다.
• 다당류(Polysaccharide) : 여러 종류의 단당류가 글리코시드 결합에 의해 큰 분자를 이루는 당의 총칭
① 전분(Starch) : 곡류 ② 글리코겐(Glycogen) : 동물,
③ 셀룰로즈(Cellulose) : 섬류소 ④ 펙틴(Pectin) : 과일, 야채,
⑤ 한천(Agar-agar) : 홍조류에 존재
⑥ 알긴산(Alginic acid) : 다시마, 미역 등 갈조류에 존재
• 상대적 감미도 : 과당(175)>자당(100)>포도당(75)>갈락토스, 맥당>유당(16)
• 환원당(reducing sugar) : 설탕으로의 환원력이 없고 아미노산 등과 화학반응을 일으켜 갈색
물질을 쉽게 만들어내는 갈변의 원인이 된다.
설탕을 제외한 단당류, 이당류는 모두 환원당이다.
□ 지질(지방 Lipid)
생체를 구성하는 물질 중에서 물에는 녹지 않고, 에테르·클로로폼·벤젠·석유 등의
유기용매에 녹는 것으로서, 그 성분이나 화학구조에 따라 단순지질과 복합지질로 구분
• 단순지질(simple lipid) : 지방산이 C, H, O로만 구성된 단순한 지방질.
• 복합지질(complex lipid) : 지질 가운데서 그 구성성분으로 지방산과 알코올 외에 다른 속의
화합물을 함유하는 것으로 크게 크게 인지질과 당지질로 나뉜다.
• 유도지질(derived lipid) : 단순지질 및 복합지질의 가수분해산물 중에 지용성인 것.
지방산, 각종 알코올, 콜레스테롤, 스핑고신이나 지용성비타민, 스테로이드 등
• 지질의 기능
① 지질 1g은 9cal의 열량을 발생
② 피하지방을 구성하며 체온을 보존
③ 지용성 비타민 흡수를 돕는다
④ 외부 충격으로부터 장기 보호
• 지방산(fatty acid) : 지질은 가수분해하여 지방산과 글리세로로 분해된다.
① 포화지방산 : 탄소와 탄소의 이중결합 없이 이루어진 지방산. 상온에서 고체상태
② 불포화지방산 : 탄소끼리 이중결합이 있는 지방산.
산화하기 쉬우며 액체상태로 존재. 올레산, 리놀레산, 아라키돈산 등
③ 필수지방산(essential fatty acid) : 동물이 정상적인 발육과 유지에 필수적이고
체내에서 합성할 수 없는 다가불포화지방산을 필수지방산이라고 한다.
(비타민 F라고 불린 적이 있다).
□ 유기 아미노산
□ 단백질(protein)
• 모든 생물의 몸을 구성하는 고분자 유기물로 수많은 아미노산(amino acid)의 연결체
생물체의 몸의 구성성분으로서, 또 세포 내의 각종 화학반응의 촉매 물질로서 중요
• 단백질의 기능
① 단백질 1g은 4cal의 열량을 발생
② 체세포를 구성하며, 성장기나 임신기, 병의 회복기에 필요한 새 조직을 형성
③ 체내의 각종 효소와 호르몬 작용의 주요 구성성분
④ 산, 알카리의 완충작용이 있어 체성분을 중성으로 유지
• 단백질의 분류
① 화학적 분류 : 단순 단백질, 복합 단백질, 유도 단백질
- 단순 단백질 : 단순 단백질 아미노산으로 이루어진 단백질
a. 알부민(albumin) 물에 녹으며 열에 응고된다. ex) 혈청, 계란의 알부민
b. 글루블린(globulin) 약한 염류용액에 녹으나 물에는 녹지 않고 열에 응고
c. 글루텔닌(glutelin) 약산과 알칼리에는 녹으나 약한 염류용액이나 물에는 녹지 않고 열에 응고
d. 프롤아민(prolamine) 70% 알코올에는 녹으나 다른 용액에는 녹지 않음.
e. 알부미노이드(albuminoid) 보통 용액에 안 녹음. ex) 뼈의 콜라젠(collagen)
- 복합 단백질 : 복합 단백질 아미노산으로 이루어진 단순단백질에 다른 물질이
결합된 것
- 유도 단백질 : 단백질이 미생물, 효소, 가열 등의 작용에 의해 성질이나 모양이
변한 것. 젤라틴 등
② 영양적 분류
- 완전 단백질(complete protein) : 정상적인 성장을 돕는 필수 아미노산.
체중 증가, 생리적 기능을 돕는 양질 단백질 tryptophan과 lysine 함량이 낮은
젤라틴을 제외한 동물성 단백질, 우유의 카제인과 락트알부민,
대두의 글라이시닌(glycinine)
- 부분적으로 불완전단백질(partial incomplete protein) 동물의 성장은 돕지 못하나
생명을 유지시키는 단백질. 필수아미노산 중 몇 종류의 양이 부족한 단백질.
밀의 글리아딘(gliadin), 보리의 호데인(hordein) 등
- 불완전 단백질(incomplete protein) 동물의 성장이 지연되고 체중이 감소되며 몸이
쇠약해 진다. 불완전 단백질은 젤라틴과 옥수수의 제인이다.
□ 카페인 (caffeine)
• 1819년 독일 화학자 룽게가 “Kaffein” 이라고 명명, 영어로 coffee안에 있는 물질
• 에스프레소 한잔에는 약 40mg , 드립커피 한잔에는 약 100mg 의 카페인이 포함.
로부스타(약2.2%)는 아라비카(약1.4%)에 비해 약 2배이상 많은 카페인을 함유.
디카페인 커피(Decaffeinated Coffee)
• 1819년 독일 화학자 룽게(Friedich Ferdinand Runge)가 최초 커피에서 카페인 분리
• 1903년 독일 로셀리우스(Ludwing Roselius)가 상업적 규모의 카페인 제거기술 개발
• 97% 이상 카페인 제거(유럽 공동체EC 카페인 함량기준 : 생두 0.1%, 원두 0.3%)
※ 디카페인 커피의 단점 : 가공과정 중 커피 향 손실, 생두 조직 손상
• 디카페인 커피 제조법(추출법)
종 류 | 공 정 | 특 성 | ||
용매 추출법 | 유기용매(벤젠,클로로포름, 디클로로 메탄, 트리클로로 에틸렌 등)로 카페인을 제거하는 방법 | • 97~99%의 카페인이 제거됨 • 카페인의 용해성 • 미량의 용매성분이 잔류하는 문제점 • 잘 쓰이지 않음. | ||
물 추출법 | 생두에 물을 통과시켜 카페인을 제거하는 방법 | • 추출속도가 빨라 회수 카페인 순도가 높음 • 유기용매가 직접 커피에 접촉하지 않아 안전하고 경제적임. • 가장 많이 사용됨 | ||
초임계 추출법 | 초임계 상태(높은 압력으로 기체를 액체상태로 만듦)의 CO2를 생두에 침투시켜 카페인을 제거하는 방법 | • 유해물질 잔류문제가 없음 • 카페인의 선택적 추출이 가능함 • 설비에 따른 비용이 많이 듦(단점) • 카페인 함량은 0.02% 이하 | ||
◉ 인스턴트 커피
□ 전파과정
• 1901년 일본계 미국인인 '사토이 가토이'가 최초의 용해성 인스턴트커피를 만듬
• 1906년 영국인 발명가 워싱턴이 대량 생산 공법을 창안했으며, 1910년 상품화
• 1938년 네슬레(Nestle)사는 네스카페라는 상품명으로 스위스에서 인스턴트커피 판매
2차 세계대전시 미군에게 인스턴트 커피가 보급되었고 이로 인해 세계로 퍼지게 됨
□인스턴트 커피 제조공정
① 로스팅된 원두를 커피 성분이 잘 용해 될 수 있도록 0.5~1.1mm로 분쇄
② 5~8개의 추출용기를 계속 이동하면서 추출
③ 155~180℃로 첫번째 추출된 커피는 다음 단계의 용기로 이동하면서 커피 농도가
점차 높아지며 최종적으로 얻어지는 커피 농도는 20~30%
④ 추출된 커피액을 여러 단계의 여과 과정을 거쳐 농도를 40%까지 농축
⑤ 농축과정을 거치면서 손실된 커피의 향기 성분을 회수시키는 공정
⑥ 마지막 단계인 건조(건조방식은 크게 SD와 FD방식)
□인스턴트 커피의 종류 : SD커피와 FD커피로 분류 (건조방식에 의한 분류)
□ SD (Spray dried) Coffee
① 분말 : 커피 농축액 가열을 해서 분말형식의 커피가루를 얻는 방식
시설투자비가 적고, 기술적인 부분도 간단, 성분 및 향이 많은 부분 손실
② 그래뉼(Granule) Coffee : 분무건조커피를 아주 작은 입자로 분쇄해 항습장치로 보내
증기를 뿌리면 작은 입자들이 수증기와 함께 엉켜 일정한 크기의 과립커피가 됨.
이렇게 만들어진 과립커피는 찬물에도 잘 녹는다.
※ SD (Spray Dried) 커피 생산공정
생두선별 (이물질 제거 및 석발기과정) → Screen 분리 (각 사이즈별 원두 분리)
→ 싸이로 이송(저장탱크) → 배합 → 배전 → 분쇄 → Coffee Oil 추출 → 추출 → 냉각
→ 분무건조 → 포장
□ FD (Freeze dried) Coffee : 동결건조 커피
급속냉각을 해서 얼음결정과 커피결정을 구분, 얼음을 제거하여 커피성분만 추출
※ FD (Freeze Dried) 커피 생산공정
생두선별 (이물질 제거 및 석발기과정) → Screen 분리 (각 사이즈별 원두 분리)
→ 싸이로 이송(저장탱크) → 배합 → 배전 → 분쇄 → Coffee Oil 추출 → 추출 → 농축액 투입
→ 냉각 → 냉동 → 개스 압력 → ~5℃이하 쿨링 (3단계로 진행)→ 고체상태 → 분쇄(가루)
→ Screen 분리 →완제품
◉ 우 유
□우유의 성분
• 우유는 수분은 88% + 고형물 12% 내외로 구성
단백질(3%) | 지 방(3.5%) | 탄수화물(5%) | 미네랄(칼슘, 철분, 나트륨) |
3.0~3.4g | 3.5~4.0g | 4.5~5.0g | 0.7g 정도 |
• 우유 100mL 기준
• 고형물 = 지방 + 무지고형물
↳유기질 + 무기질
↳ 유기질 = 질소화합물 + 무질소화합
• 유청(乳淸) : 커드를 제거한 나머지의 형광을 띤 황록색의 수용액,
※ 우유 구분 : (전유 = 탈지유 + 크림)
• 전유(全乳, Whole Milk) : 지방을 제거하지 않은 우유
※ 전유에 산 또는 레닛을 작용시켜 만든 커드에는 지방질이 함유
• 탈지유(脫脂乳, Skimmed Milk) : 지방(크림)을 제거한 우유
※ 저지방우유(low fat milk) 지방 함량을 2% 이하로 줄인 우유
• 크림(Cream) : 지방이 풍부한 부분
※ 커드(Curd) : 우유에 산 또는 응유효소(레닛, Rennet)를 첨가했을 때
생기는 응고물, 치즈 제조시 사용되는 용어
- 탈지유 + 산 or 응유효소 첨가시 주요성분은 우유단백질인 카세인
- 전유에 산 or 응유효소를 첨가시 카세인(Caein)외 지방질 함유
주성분은 유당, 가용성 단백질(유청 단백질), 무기질 및 수용성 비타민 등
□ 단백질 = 카세인 80% + 유청단백질(락토알부민 + 락토글로불린 + 락토페린)
• 단백질은 우유거품을 형성하는 주요성분
(락토페린 : 우유 40℃ 이상 가열시 표면에 생기는 얇은 피막의 주성분)
• 카세인(Casein) : 칼슘과 결합 → 칼슘카제이네이트
• 유청 단백질 : 우유 단백질 중 카세인을 제외한 단백질,
- 주요 성분 : 락토알부민, 락토글로불린이 약 80%를 차지(락토페린 20%)
※ 유청 단백질은 80도 이상의 열에서 응고되는데 우유를 가열하면,
락토 알부민 성분은 이상취의 원인이 되고 점막을 형성하며,
락토 글로불린 성분은 가열취의 원인이 되고 비린내를 생성 → 변성단백질의
(cooked faver) 황화수소에 기인
• 리포단백질(Lipoprotein) : 단백질과 인지질의 혼합물,
• 비단백태질소화합물 : 우유에는 질소화합물이 소량(전체 질소량의 5%) 함유
□ 지 방
• 반추동물(우유나 산양유 등)의 젖에는 부티르산(Butyric acid)이나 카프론산과
같은 휘발성 단사슬지방산(Short Chain Fatty Acids)의 함량이 많고,
• 모유에서는 라놀산(Linoleic acid)과 같은 긴사슬불포화지방산(VLCFA)이나
포화지방산에서도 라우르산(Lauric acid)의 함량이 높음.
□ 당 질 (탄수화물)
• 우유에 함유되어 있는 당질의 99.8%는 유당. (나머지는 포도당+갈락토오스)
유당은 포유동물 특유의 당질이며, 우유에 감미를 부여.
• 자당에 비해 감미는 훨신 약함(자당의 감미를 100으로 하였을 때 유당은 16)
※ 유당의 성질
• 유당은 95% 이상의 알코올, 에테르에 녹지 않으며 냉수에도 용해도가 낮다.
• 유당은 효소 락타제에 의하여 가수분해되어 클루코스와 갈락토스의 단당으로 된다.
• 소장의 점막상피세포 외측막에 락타제가 결손되면 유당의 분해 흡수가 되지 않아
오히려 장관을 자극하여 심하면 통증을 유발.(유당불내증, Lactose Intolerance)
※ 우유를 먹으면 소화가 안되는 원인 : 유당
□ 무기질 (미네랄)
• 나트륨과, 칼륨 및 염소는 거의 완전한 용액으로 존재, 일부분은 현탁액의 형태
• 인은 인단백질(카세인), 인지질, 유기인산에스테르의 구성분의 형태로 되어 있음.
• 칼슘은 카세인과 결합한 형태로서도 존재함
• 무기질 중에 칼슘과 인이 가장 중요함.
※1 뜨거운 커피에 커피크림을 첨가하면 커피표면에 작은 형태의 털조각이 떠다니는
응고현상은 무기질 성분에 의한 것
※2 우유를 응고시키는 물질 : 산, 레닌, 염류 등
※3 우유의 면역기능을 향상시키는 물질 : 락토페린, 올리고당, 면역 글로부민 등