KR20240061820A - 백국균 및 황국균으로 발효된 커피 생두 추출액을 이용한 디카페인 발효 커피 생두의 제조방법 - Google Patents
백국균 및 황국균으로 발효된 커피 생두 추출액을 이용한 디카페인 발효 커피 생두의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 백국균 및 황국균으로 발효된 커피 생두 추출액을 이용한 디카페인 발효 커피 생두의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 커피 생두 추출액 발효시, 대추, 오미자 및 사과가 포함된 생약 추출물이 첨가되어 발효될 수 있다. 본 발명의 방법으로 제조된 디카페인 발효 커피 생두는 카페인 제거 과정에서 손실될 수 있는 수용성 아로마 성분 등이 백국균과 황국균의 발효와 생약 추출물의 첨가를 통해 보완되어 맛과 향미가 현저히 증진된다.
Description
본 발명은 백국균 및 황국균으로 발효된 커피 생두 추출액을 이용하여 맛과 향미가 현저히 증진된 디카페인 발효 커피 생두의 제조방법에 관한 것이다. 상기 커피 생두 추출액 발효시, 대추, 오미자 및 사과가 포함된 생약 추출물이 첨가되어 발효될 수 있다.
일반적으로, 커피는 커피나무에서 수확되는 생두를 볶은 원두를 물을 이용하여 성분을 추출하여 제조되는 음료로, 그 특유의 향과 맛으로 많은 소비자가 찾고 있으며, 국내 커피 수입량은 최근까지 꾸준히 증가되고 있는 추세이다. 최근에는 원두를 가공하여 향과 맛에 더하여 기능성을 제공하고자 하는 기술들이 개발되고 있으나, 기능성 원료의 맛과 향에 의해 커피 고유의 향과 맛이 유지되지 못하여, 커피 특유의 맛과 향에 따른 기호를 충족하지 못하게 되는 문제가 발생되고 있다.
한편 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 항산화물질이 체내의 혈당 조절 능력을 향상시켜 주고, 마그네슘 등의 미네랄 성분도 포함하고 있다고 알려져 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, 다양화되고 있다. 그러나, 현대인들의 카페인 과다 섭취로 인해, 신경과민, 흥분, 수면장애, 불면증, 골다공증, 심장병 등의 건강상의 문제가 발생하고 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, 초임계 이산화탄소 추출법 등이 있다. 간접용매법은 원두를 물에 우선 적셔둔 후 물을 분리하고, 염화메틸렌 및 아세트산에틸 용매에 커피 원두를 적셔서 세척하고 이 과정에서 카페인을 제거한 다음 생두를 적실 때 사용한 물을 다시 부어 생두에 향과 맛을 입히는 방법이다. 또한, 직접용매법은 커피원두를 찐 후 곧바로 염화메틸렌 또는 아세트산에틸 용매에 담궈 카페인을 제거하는 방법이다. 이러한 용매법은 이들 용매의 끓는 점이 낮다는 점에서 고온에서 로스팅 되는 원두의 특성상 인체에 해를 끼치지는 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 있기에 이제는 거의 사용하지 않는 방법이다.
초임계 이산화탄소 추출법은 200기압과 31℃에서 액체와 같은 상태가 되는 이산화탄소를 원두에 투입시켜 카페인을 용해시키는 방법이고, 용해된 카페인을 활성탄소 흡착, 증류, 재결정 등 방식으로 분리하는 방법으로 이 공법은 유해 물질이 남지 않아 카페인을 효과적으로 분리할 수 있는 방법이지만 높은 비용으로 잘 활용되지 않는다.
근래에 가징 많이 사용하는 디카페인 방법은 스위스 워터 프로세스로 알려진 것이다. 1930년대 초에 스위스에서 개발된 이 공법은 커피 생두를 뜨거운 물에 침지시켜, 커피 맛의 요소가 되는 다양한 아로마 성분들(화합물 등)과 카페인이 과포화 상태가 되기 한 생두 추출액을 제조 후, 이 생두 추출액에서 탄소 필터를 이용하여 카페인 성분만을 제거하는 것이 가장 큰 특징이다. 이렇게 카페인 성분이 제거된 생두 추출액에 새로운 생두를 침지시켜, 새로 침지된 생두와 기존의 생두 추출액 사이의 카페인 농도차로 인해, 새로 침지된 생두 내의 카페인이 제거되는 원리를 이용한다. 이 방법은 현재 다수의 국내 커피전문점에서 활용하는 방법이다.
그러나 이 워터 프로세스 방법도 역시 물에 침지시키는 과정에서 수용성 아로마 성분의 손실이 일어나기 때문에 맛과 향의 저하로 소비자의 선호도가 낮은 문제점이 개선해야 할 점으로 인식되어 왔다.
이에 본 발명자들은 이와 같이 디카페인 생두의 품질을 개선 시키기 위해 연구를 거듭하던 바, 백국균과 황국균으로 발효된 생두를 이용하여 카페인 제거용 액상을 얻고, 상기 액상에 기본 생두를 침지시켜 카페인 제거를 하면서 생약 추출물을 첨가하는 단계를 추가함으로써, 최종 제조된 디카페인 생두의 맛과 풍미 또한 증강되었음을 확인하여 본 발명을 완성할 수 있게 되었다.
본 발명의 목적은 백국균 및 황국균으로 발효된 커피 생두 추출액을 이용하여 맛과 향미가 현저히 증진된 디카페인 발효 커피 생두의 제조방법을 제공하는 데에 있다. 상기 커피 생두 추출액 발효시, 대추, 오미자 및 사과가 포함된 생약추출물이 첨가되어 발효될 수 있다.
본 발명은 백국균 및 황국균으로 발효된 커피 생두 추출액을 이용하여 맛과 향미가 현저하게 증진된 디카페인 발효 커피 생두의 제조방법에 관한 것이다.
상기 커피 생두 추출액 발효시, 대추, 오미자 및 사과가 포함된 생약추출물이 첨가되어 발효될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명은,
(제1단계) 커피 생두를 카페인 제거용 용액에 1차 침지하는 단계;
(제2단계) 상기 제1단계에서 침지에 사용한 액상을 제거하고, 액상이 제거된 커피 생두를 백국균 및 황국균으로 발효된 향미 증진용 용액에 2차 침지하는 단계;
(제3단계) 2차 침지에 사용한 액상을 제거하고, 액상이 제거된 발효 커피 생두를 건조하는 단계;
를 포함하여 디카페인 발효 커피 생두를 제조하는 것을 특징으로 한다.
상기 카페인 제거용 용액은, 커피 생두를 물에 침지하여 얻은 커피 생두 추출액에서 카페인을 제거한 액상인 것을 특징으로 한다. 상기 카페인은 커피 생두 추출액을 활성탄 필터로 여과하여 제거할 수 있다.
상기 향미 증진용 용액은 상기 카페인 제거용 용액에 생약 추출물을 첨가하고 백국균 및 황국균으로 발효한 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 향미 증진용 용액은 카페인 제거용 용액 100 중량부 기준으로 생약 추출물 50~200 중량부가 첨가되어 백국균 및 황국균으로 발효된 것일 수 있다. 이 때, 백국균 및 황국균은 카페인 제거용 용액 100 중량부 기준 0.01~1 중량부가 첨가될 수 있다.
또한 발효균주로서 상기 백국균과 황국균에 효모가 첨가될 수도 있다. 효모의 혼합으로 디카페인 생두의 발효시 더 풍부하고 묵직한 바디감이 생성될 수 있다. 각 균주의 혼합시, 균주는 동일 중량으로 혼합되거나, 백국균과 황국균이 약 4:4 내지 4:6의 혼합비로 혼합될 수도 있다. 효모가 첨가될 때 효모는 백국균과 황국균의 혼합균주를 1 중량부라 할 때, 0.1~2 중량부가 포함될 수 있다.
상기 생약 추출물은 대추, 오미자 및 사과 혼합물의 착즙액의 농축액일 수 있으며, 대추 착즙액, 오미자 착즙액 및 사과 착즙액의 농축액일 수 있다. 이 때, 바람직하게는 대추 6 중량부 기준으로, 오미자 0.6~3 중량부 및 사과 1~3.4 중량부가 포함된 것의 착즙액일 수 있다. 또한 상기 농축액은 착즙 후, 착즙액의 수분이 약 50~60 중량%로 제거된 것일 수 있다.
상기 대추 6 중량부 기준으로 오미자가 0.6 중량부 미만이거나 사과가 1 중량부 미만일 경우, 디카페인 발효 커피 생두의 풍미 개선이 되기보다 생두 자체의 맛을 나쁘게 하거나 발효 과정을 저해할 수 있어 바람직하지 않을 수 있다. 또한, 대추 6 중량부 기준으로 오미자가 3 중량부를 초과하거나 사과가 3.4 중량부를 초과해도 발효 효과가 잘 나타나지 않아 생두의 풍미 개선이 잘 되지 않을 수 있다.
제1단계의 1차 침지는 커피 생두를 20~40℃의 카페인 제거용 용액에 4~6 시간 침지하여 커피의 카페인을 제거하는 단계이다. 카페인 제거용 용액의 중량은 크게 제한되지는 않으나 커피 생두 중량의 1~2배가 적절하다.
제2단계의 2차 침지는 커피 생두를 20~40℃의 향미 증진용 용액에 4~6 시간 침지할 수 있다. 향미 증진용 용액의 중량은 크게 제한되지는 않으나 커피 생두 중량의 1~20배가 적절하다.
본 발명에서 사용하는 커피 생두는 아라비카 품종의 브라질산 또는 콜롬비아 생두일 수 있다. 상기 커피 생두는 신맛이 적고 고소한 견과류의 맛이 나는 것이 특징인데, 본 발명의 제조방법에서 발효를 통해 풍성한 맛을 내는 신맛을 증가시켜 복합적인 향미를 부여할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에서, 카페인 제거용 용액의 제조를 위해, 생두 추출물로부터 카페인을 제거할 때 상용화된 활성탄 필터(carbon filter)를 사용할 수 있다. 활성탄 필터를 사용할 때, 다공성 구조로 인해 분자량이 큰 카페인이 활성탄에 흡착되어 제거되고, 작은 입자구조를 가진 수용성 성분, 오일 등 향미 성분은 활성탄 필터를 통과한다. 또한 추출물 제조용 용수 내에 남아있을 수도 있는 이물질이나 잔류염소, 수은이나 납 같은 중금속을 제거해 주어 냄새와 맛도 좋게 할 수 있다.
또한 본 발명에서 생약 추출물은 각 원료를 착즙 후 얻은 착즙액을 통상적인 초고속진공저온추출, 농축기를 이용하여 수분 함량을 약 40~60 중량% 제거하여 농축함으로써 제조할 수 있다.
상기 백국균(Aspergillus kawachii)은 술의 제조에 사용되는 많이 사용되고 있는 누룩균이고, 구연산을 생성하여 발효취가 억제되고 청량감을 더하며, pH를 3까지 떨어뜨려서 잡균의 생성을 막아 안정적으로 발효를 유지하게 하는 기능을 한다.
상기 황국균(Aspergillus oryzae)은 단백질을 펩타이드와 아미노산으로 분해하여 감칠맛을 내게 하며 전분을 분해하여 포도당과 같은 단맛을 나게 한다.
본 발명에서는 이러한 백국균과 황국균의 발효 효능을 커피 생두에 접목하여 커피의 맛에 신맛, 단맛, 감칠맛을 보다 풍부하게 부여하고 쓴 맛을 내는 성분을 줄인다.
본 발명의 디카페인 발효 커피 생두는 카페인 함량이 10~99중량%가 감소된 것일 수 있다. 바람직하게는 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 있으며, 카페인 함량이 99% 이상 감소된 커피일 수 있다.
발효균주에 의해 분비되는 셀룰라제 (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.
본 발명을 통해 제조된 디카페인 발효 커피 생두에는 커피의 다양한 수용성 다양한 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.
이와 같은 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, 본 발명의 커피 아로마 성분은 이들을 1종 이상 포함할 수 있다.
본 발명의 방법으로 제조된 디카페인 발효 커피 생두는 이 후, 그대로 보관 및 유통해도 되며, 필요에 따라 로스팅 후 보관 및 유통을 해도 좋다.
로스팅을 위한 로스터기는 열풍을 제공하는 열풍제공수단과, 복사열을 제공하고 원적외선을 조사하는 할로겐램프가 구비되는 로스터기를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 로스팅 정도는 발효 상태의 생두가 갖는 특징을 살리기 위해 미디엄(Medium) 로스팅인 것이 바람직하며, 보다 상세하게는 Coffee roast degree analyzer(CM100, lighttells, Zhubei City, Taiwan)로 Agtron 값을 측정하여, 스페셜티 커피 협회(The Specialty Coffee Association, SCA)의 기준에 따라 Agrton 값이 20~30인 경우 Very dark, 45~49인 경우 Moderately dark, 50~60인 경우 Medium, 60~70인 경우 Light medium으로 나뉘며, 상기와 같은 분류에서 미디엄(Medium) 로스팅인 경우에 다크 로스팅과 비교하여 총 폴리페놀 및 총 플라보노이드 함량이 높아, TEAC, DPPH radical 소거 활성을 향상시킬 수 있고, 또한 라이트 로스팅과 비교하였을 때 산미가 적어 대중적으로 선호가 높은 적정 산미를 갖는 커피원두를 제공할 수 있으므로 보다 바람직하다.
본 발명은 백국균 및 황국균으로 발효된 커피 생두 추출액을 이용한 디카페인 발효 커피 생두의 제조방법에 관한 것으로서, 상기 커피 생두 추출액 발효시, 대추, 오미자 및 사과가 포함된 생약 추출물이 첨가되어 발효될 수 있다. 본 발명의 방법으로 제조된 디카페인 발효 커피 생두는 카페인 제거 과정에서 손실될 수 있는 수용성 아로마 성분 등이 백국균과 황국균의 발효와 생약 추출물의 첨가를 통해 보완되어 맛과 향미가 현저히 증진된다.
특히 본 발명의 디카페인 커피 생두 제조방법에서, 백국균은 발효 시 구연산을 생산하여 산미와 청량감을 주면서, 오염균의 생성을 방지하여 보다 안정적인 발효를 유지하게 하고, 황국균의 이용으로 인해 커피 생두에 풍부한 단백질을 펩타이드와 아미노산으로 분해하면서 감칠맛을 내는 물질을 생성하게 한다. 이 외에도 발효를 통한 생두의 전분 분해과정은 포도당을 생성하게 하여 단맛을 부여한다. 일반적으로 황국균은 발효공정을 통해, 단백질, 비타민, 셀레늄, 칼슘 등의 영양소 흡수율을 향상시킬 수 있고, 아미노산의 일종이고 간 해독작용인 메티오닌을 생성시키며, 리신, 리놀레산, 이소플라본 등을 생선한다. 또한 다당류인 이눌린 등을 형성시킨다. 이러한 작용으로 다양한 질환이 예방과 면역력 강화 등에 효능을 주고 혈당 조절 등이 있다고 알려져 있기에, 본 발명에서도 생두의 발효를 통해 이러한 효과를 기대할 수 있다. 덧붙여 수면 보조 기능이 있는 생약 추출물(착즙액)을 적용한 본 발명의 방법으로 제조된 디카페인 발효 커피 생두의 이용시, 소량의 카페인에도 민감한 반응을 보이는 이들에게 숙면을 유도할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 아라비카 품종의 콜롬비아산 커피 생두를 본 발명의 실시예 1의 방법으로 디카페인 커피 생두로 제조한 후 미디엄 로스팅하여 얻은 원두 18g을, 9bar 압력의 에스프레소 머신에서 30초 동안 50ml 추출한 에스프레소 샷에 대해 카페인 함량을 HPLC로 분석한 결과다 (결과 : 불검출).
도 2는 아라비카 품종의 콜롬비아산 커피 생두를 가스 크로마토그래피로 아로마 성분을 분석한 결과이다.
도 3은 아라비카 품종의 콜롬비아산 커피 생두를 비교예 11의 워터 프로세스 방법을 이용하여 디카페인 커피 생두로 제조한 후 가스 크로마토그래피로 아로마 성분을 분석한 결과이다.
도 4는 아라비카 품종의 콜롬비아산 커피 생두를 본 발명의 실시예 1의 방법으로 디카페인 커피 생두로 제조한 후 가스 크로마토그래피로 아로마 성분을 분석한 결과이다.
도 2는 아라비카 품종의 콜롬비아산 커피 생두를 가스 크로마토그래피로 아로마 성분을 분석한 결과이다.
도 3은 아라비카 품종의 콜롬비아산 커피 생두를 비교예 11의 워터 프로세스 방법을 이용하여 디카페인 커피 생두로 제조한 후 가스 크로마토그래피로 아로마 성분을 분석한 결과이다.
도 4는 아라비카 품종의 콜롬비아산 커피 생두를 본 발명의 실시예 1의 방법으로 디카페인 커피 생두로 제조한 후 가스 크로마토그래피로 아로마 성분을 분석한 결과이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 내용이 철저하고 완전해지도록, 당업자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제공하는 것이다.
<제조예 1. 카페인이 제거된 커피 생두 추출액 제조 - 카페인 제거용 용액 및 향미 증진용 용액 준비 단계>
제조예 1-1. 카페인 제거용 용액 준비
아라비카 품종의 콜롬비아 커피 생두 1kg 기준으로 물 1.5kg에 5시간 동안 침지하여 커피 생두의 수용성 성분, 아로마 성분 및 카페인이 추출되게 하였다.
이렇게 5시간의 추출 후, 커피 생두 추출액을 얻었다. 생두를 침지할 때의 물의 온도는 100℃의 끓는 물을 넣어서 온도를 별도로 가하지 않고 그대로 생두의 성분이 추출되게 하였다.
이 후, 추출에 사용한 생두를 버리고, 액상만을 수거한 후, 활성탄 필터(carbon filter)를 사용하여 카페인만을 제거함으로써, 커피 생두 추출액을 얻었다.
상기 추출액에는 커피의 수용성 성분 및 아로마 성분이 모두 포함되어 있지만 카페인은 전혀 없기에, 상기 추출액에 새로운 생두를 첨가할 경우, 새로운 생두에 포함된 커피의 다른 성분은 그대로 생두 안에 잔류하게 되고, 카페인만이 삼투압의 차이로 인해 상기 추출액 내로 방출되고, 이렇게 추출액 내에 첨가된 새로운 생두가 디카페인 생두가 된다.
따라서 디카페인 커피 생두 제조에 사용할 때, 카페인 외의 다른 성분은 이론적으로 제거하지 않는다.
이렇게 제조된 생두 추출액을 일차적으로 ① 카페인 제거용 용액이라 하였다.
제조예 1-2. 향미 증진용 용액 준비
한편, 카페인 제거용 용액에 새로운 원두를 첨가하여 디카페인 생두를 제조하게 되면, 이론적으로 커피의 맛 성분들의 손실은 없어야 하지만, 카페인 자체가 향미제로 사용되기도 하고, 아로마 성분 등의 불안정성 등으로 인해, 수득된 디카페인 생두를 그대로 로스팅할 경우, 맛이나 향미가 일반 생두를 로스팅할 때와 다를 수도 있다.
이에, 본 발명에서는 상기 카페인 제거용 용액을 이용하여 ② 향미 증진용 용액을 추가로 제조하고, 상기 향미 증진용 용액에 카페인이 제거된 생두를 추가로 침지하는 과정을 수행하여, 디카페인 생두에 맛과 향미를 증강 및 보강시키는 과정을 더 진행하였다.
이를 위해, 향미 증진용 용액 침지에서는 발효와 향미 성분의 추가가 수행되도록 하였다.
발효 균주로는, 백국균과 황국균 및 효모를 발효미생물산업진흥원에서 구입하여 동일 중량으로 혼합하였다. 상기 균주는 특별히 그 strain에 영향을 받지 않으나(다양한 strain을 사용하여 확인함), 본 발명에서 특히 황국균으로는 황국 1호를 사용하였다.
이 단계에서 사용할 향미 증진용 용액은, 상기 카페인 제거용 용액, 생약 추출물 및 백국균/황국균/효모의 혼합균주를 첨가하여 발효한 것으로서, 카페인 제거용 용액 100g 기준으로 생약 추출물 100g, 백국균/황국균/효모(동량 혼합)의 3종 혼합균주 1g을 첨가하고, 5시간 동안 발효하였다. 발효온도는 상기 균주가 잘 자라는 35~65℃를 적정하게 유지하였다.
상기 생약 추출물로는 대추, 오미자 및 사과를 각각 착즙하고, 이들의 착즙액을 6:1:3 중량비로 혼합 후 초고속진공저온추출로 감압농축하여 수분을 50 중량% 로 줄인 농축액을 사용하였다. (상기 착즙액은 대추, 오미자 및 사과 원료를 혼합 후 착즙한 후 이를 농축하여도 무방하다)
<제조예 2 내지 5. 생약 추출물 원료의 혼합에 따른 향미 증진용 용액 제조>
제조예 1-1에서와 같이 커피 생두 추출물을 제조하고, 이를 이용하여 제조예 1-2와 같이 향미 증진용 용액을 제조하되, 각 원료를 착즙하고, 착즙액을 하기의 표 1의 조건으로 혼합한 후 이를 감압농축한 농축액으로 생약 추출물을 제조하고, 상기 생약 추출물로 생약 추출물을 제조한 것으로 향미 증진용 용액을 제조하였다.
대추 (kg) | 오미자 (kg) | 사과 (kg) | 총합 (kg) | |
제조예 2 | 6 | 2 | 2 | 10 |
제조예 3 | 6 | 3 | 1 | 10 |
제조예 4 | 6 | 0.6 | 3.4 | 10 |
제조예 5 | 6 | 1.5 | 2.5 | 10 |
<비교 제조예 1 내지 4. 생약 추출물 원료의 혼합에 따른 향미 증진용 용액 비교군 제조>
제조예 1-1에서와 같이 커피 생두 추출물을 제조하고, 이를 이용하여 제조예 1-2와 같이 향미 증진용 용액을 제조하되, 하기의 각 원료를 착즙하고 표 2의 조건으로 혼합한 후 이를 감압농축한 농축액을 이용하여 생약 추출물을 제조하고, 상기 생약 추출물로 향미 증진용 용액을 제조하였다.
대추 (kg) | 오미자 (kg) | 사과 (kg) | 총합 (kg) | |
비교제조예 1 | 10 | 0 | 0 | 10 |
비교제조예 2 | 6 | 0 | 4 | 10 |
비교제조예 3 | 0 | 5 | 5 | 10 |
비교제조예 4 | 8 | 1 | 1 | 10 |
<실시예 1. 백국균, 황국균 및 효모 발효 및 생약 추출물 성분이 이입된 디카페인 발효 생두 제조>
제조예 1-1에서 제조한 카페인 제거용 용액 1.5kg에, 콜롬비아산 커피 생두 1kg을 상온인 25℃에서 5시간 동안 침지하여, 상기 생두로부터 카페인이 제거되게 하였다.
이 후, 용액을 제거하고, 카페인이 제거된 생두를 제조예 1-2의 향미 증진용 용액 1.5kg에 첨가하여 추가로 25℃에서 5시간 동안 침지하였다. 이 두 번째 침지단계에서 향미 증진용 용액에 있던 백국균, 황국균 및 효모로 인해 발효가 진행되고, 상기 향미 증진용 용액에 첨가되어 있던 생약 추출물인 대추, 오미자 및 사과의 성분(착즙액 성분)이 생두에 이입된다.
다음으로는 다시 용액을 제거하고 생두를 건조하여 최종적으로 디카페인 발효 커피 생두를 수득하였다.
<실시예 2 내지 6. 향미 증진용 용액용 생약 추출물 제조 조건을 다르게 한 디카페인 발효 커피 생두 제조>
실시예 1과 동일한 방법으로 디카페인 발효 커피 생두를 제조하되, 제조예 1-2의 향미 증진용 용액 대신 다음의 표 3에 개시된 것을 사용하였다.
커피 생두 | 제조방법 |
실시예 2 | 제조예 2에서 제조한 향미 증진용 용액 사용 |
실시예 3 | 제조예 3에서 제조한 향미 증진용 용액 사용 |
실시예 4 | 제조예 4에서 제조한 향미 증진용 용액 사용 |
실시예 5 | 제조예 5에서 제조한 향미 증진용 용액 사용 |
<비교예 1. 유산균으로 발효된 디카페인 발효 커피 생두 제조>
실시예 1과 동일한 방법으로 디카페인 발효 생두를 제조하되, 향미증진용 용액을 요거트 제조용 종균로 시판되는 유산균인 락토바실러스 플란타럼 균주로 발효한 것을 사용하였다.
<비교예 2. 고초균으로 발효된 디카페인 발효 커피 생두 제조>
실시예 1과 동일한 방법으로 디카페인 발효 생두를 제조하되, 향미증진용 용액을 청국장 제조용 종균으로 시판되는 고초균인 바실러스 서브틸리스 균주로 발효한 것을 사용하였다.
<비교예 3. 백국균으로만 발효된 디카페인 발효 커피 생두 제조>
실시예 1과 동일한 방법으로 디카페인 발효 생두를 제조하되, 향미증진용 용액을 백국균으로만 발효한 것을 사용하였다.
<비교예 4. 황국균으로만 발효된 디카페인 발효 커피 생두 제조>
실시예 1과 동일한 방법으로 디카페인 발효 생두를 제조하되, 향미증진용 용액을 황국균으로만 발효한 것을 사용하였다.
<비교예 5. 효모로만 발효된 디카페인 발효 커피 생두 제조>
실시예 1과 동일한 방법으로 디카페인 발효 생두를 제조하되, 향미증진용 용액을 효모로만 발효한 것을 사용하였다.
<비교예 6. 발효균주를 적용하지 않은 디카페인 커피 생두 제조>
실시예 1과 동일한 방법으로 디카페인 발효 생두를 제조하되, 향미증진용 용액 제조시, 백국균, 황국균 및 효모의 혼합 균주를 전혀 적용하지 않고, 카페인 제거용 용액 및 농수산물 착즙액을 동일 중량으로 그대로 혼합만 한 후, 여기에 동일 시간 및 온도로 카페인이 제거된 생두를 침지하였다.
<비교예 7 내지 10. 향미 증진용 용액용 농수산물 착즙액 조건을 다르게 한 디카페인 발효 커피 생두 제조>
실시예 2와 동일한 방법으로 디카페인 발효 커피 생두를 제조하되, 제조예 1의 향미 증진용 용액 대신 다음의 표 4에 개시된 것을 사용하였다.
비교예 7 | 비교제조예 1에서 제조한 향미 증진용 용액 사용 |
비교예 8 | 비교제조예 2에서 제조한 향미 증진용 용액 사용 |
비교예 9 | 비교제조예 3에서 제조한 향미 증진용 용액 사용 |
비교예 10 | 비교제조예 4에서 제조한 향미 증진용 용액 사용 |
<비교예 11. 일반 디카페인 생두>
일반적인 시중의 스위스-워터 프로세스 방법으로 제조한 디카페인 원두를 비교군으로 사용하였다.
<실험예 1. 디카페인 발효 커피 생두의 카페인 함량 확인>
본 발명에서 제조한 디카페인 발효 커피 생두의 카페인 함량을 확인하기 위해 계명대학교 전통미생물자원개발 및 산업화 연구센터에 의뢰하여, 액체 크로마토그래피(high-performance liquid chromatography, HPLC)를 통한 카페인 함량분석을 실시하였다.
이를 위해, 실시예 1의 디카페인 발효 커피 생두를 미디엄 로스팅하였다. 로스팅하여 얻은 원두를 3일간 아로마 필터팩이 있는 봉투에 소분해 둔 후, 각각 18g을 같은 조건으로 그라인딩하고 9bar 압력의 에스프레소 머신에서 30초 동안 에스프레소 샷 50ml을 추출하였다. 이렇게 하여 얻은 에스프레소 샷을 그대로 액체 크로마토그래피를 이용하여 카페인 함량을 확인하였다.
확인 결과, 도 1과 같이, 본 발명에서 제조된 디카페인 발효 커피 생두에서는 카페인이 전혀 확인되지 않았다.
<실험예 2. 디카페인 발효 커피 생두의 아로마 물질 생성 정도 확인>
일반 커피 생두, 비교예 11의 디카페인 커피 생두, 실시예 1의 디카페인 발효 커피 생두에 생성된 아로마 물질을 경북대학교 공동실습관에 가스 크로마토그래피-질량분석기(GC-MS)를 이용하여 비교 분석하였다.
도 2는 가공하지 않은 일반 커피 생두, 도 3은 비교예 11의 디카페인 커피 생두, 도 4는 본 발명의 방법으로 제조한 실시예 1의 디카페인 발효 커피 생두에 대한 가스 크로마트그래프-질량분석기(GC-MS) 분석 결과다.
도 1과 도 2를 살펴보면, 이들 생두에서는 아로마 물질의 분포가 많지 않고 유사한 반면, 도 3에서는 본 발명의 방법을 통해, 디카페인 발효 커피 생두에 새로운 물질이 현저하게 늘어났으며, 해당 물질들의 함량 또한 폭발적으로 증가하였음을 확인할 수 있다.
이는 본 발명의 디카페인 커피 발효 커피 생두 제조과정에서, 백국균, 황국균 및 효모의 발효와, 대추를 비롯한 각종 생약 성분의 이입 효과로 인해 생두 자체에 다양한 맛과 향미 물질이 생성되었음을 입증해준다.
<실험예 3. 관능평가>
각 커피생두를 각각 미디엄 로스팅 한 후 에스프레소 머신으로 실험예 1과 같이 추출하여, 이를 200mL의 뜨거운 물에 희석하여 아메리카노로 제조한 후 전문패널 20명에세 시음하게 하였다. 시음에 대한 관능평가 결과는 5점 척도법(=매우 나쁘다, 5점=매우 좋다)으로 나타내게 하였다.
미디엄 로스팅 원두로 제조한 커피 |
단맛 | 신맛 | 쓴맛 | 풍미 | 바디감 | 뒷맛 | 종합적인 기호도 |
실시예 1 | 4.1 | 4.4 | 4.1 | 4.3 | 4.2 | 4.4 | 4.1 |
실시예 2 | 4.0 | 4.5 | 4.2 | 4.4 | 4.1 | 4.5 | 4.0 |
실시예 3 | 4.5 | 4.2 | 4.3 | 3.9 | 4.2 | 4.2 | 4.4 |
실시예 4 | 4.2 | 3.9 | 4.1 | 4.1 | 4.4 | 4.3 | 4.3 |
실시예 5 | 4.3 | 4.1 | 4.1 | 4.0 | 3.8 | 4.1 | 4.2 |
실시예 6 | 4.4 | 4.2 | 4.0 | 4.1 | 4.1 | 4.2 | 4.5 |
비교예 1 | 2.5 | 3.1 | 2.8 | 3.5 | 3.2 | 3.2 | 3.5 |
비교예 2 | 3.5 | 2.4 | 3.4 | 3.5 | 3.2 | 3.2 | 3.2 |
비교예 3 | 3.4 | 3.5 | 3.4 | 3.4 | 3.2 | 3.1 | 2.3 |
비교예 4 | 3.3 | 3.6 | 2.6 | 2.8 | 3.5 | 2.9 | 3.4 |
비교예 5 | 2.2 | 2.9 | 2.8 | 2.6 | 3.4 | 3.4 | 2.6 |
비교예 6 | 3.5 | 3.4 | 2.5 | 2.6 | 3.2 | 3.4 | 3.5 |
비교예 7 | 2.2 | 3.3 | 3.5 | 2.1 | 3.5 | 3.2 | 3.3 |
비교예 8 | 2.9 | 3.1 | 3.5 | 2.5 | 3.1 | 3.4 | 2.4 |
비교예 9 | 2.8 | 3.4 | 3.4 | 3.3 | 2.9 | 3.4 | 3.5 |
비교예 10 | 2.5 | 2.9 | 3.2 | 3.5 | 3.2 | 3.1 | 3.4 |
비교예 11 | 3.3 | 3.5 | 3.3 | 3.1 | 2.7 | 2.6 | 3.1 |
표 5의 결과를 확인하면, 본 발명의 방법대로 제조한 디카페인 발효 커피 생두로 로스팅한 원두 커피는 다양한 맛에 대한 기호도가 매우 우수한 것으로 확인된다. 그러나 디카페인 발효 커피 생두의 제조 시, 발효 균주를 백국균과 황국균 및 효모의 혼합 균주를 사용하는 대신 다른 균주를 사용하거나, 기본적인 워터 프로세스 방법만을 적용하거나, 생약 추출물이 본 발명의 조건대로 제조되지 않았을 경우, 즉, 생약 착즙액 성분이 생두에 제대로 이입되지 않을 경우, 기호도 상승 효과는 나타나지 않았다.
<실험예 3. 수면 민감도 확인>
카페인에 민감한 사람의 경우, 카페인이 99% 이상 제거된 디카페인 커피를 마시더라도 불면하였다는 수면 이상을 호소하는 경우가 있다. 이에, 카페인으로 인한 건강상의 문제는 없으나 단지 수면의 질 때문에 디카페인 커피를 주로 마시는 사람을 대상으로 하여, 본 실험을 실시하였다.
이를 위해 실험자별로 본 발명에서 제조한 실시예 1과 비교예 6 및 비교예 7의 디카페인 발효 커피 생두를 이용하여 제조한 디카페인 커피(로스팅 조건은 실험예 1과 동일함), S사의 시판 디카페인 커피를 각각 2개월 간의 기간 동안 각각 4회를 마시게 한 후, 각 회차별로 다음날 수면 상태에 대해 평가하게 하였다 (양호 - o, 약간 나쁨 - △, 나쁨 - x ) .
수면상태 | ||||
실험자 A | 1회 | 2회 | 3회 | 4회 |
실시예 1의 디카페인 커피 | o | o | o | o |
비교예 6의 디카페인 커피 | △ | x | x | o |
비교예 7의 디카페인 커피 | △ | o | △ | △ |
시판 디카페인 커피 | x | x | o | △ |
실험자 B | 1회 | 2회 | 3회 | 4회 |
실시예 1의 디카페인 커피 | o | o | o | o |
비교예 6의 디카페인 커피 | △ | o | x | o |
비교예 7의 디카페인 커피 | o | x | x | o |
시판 디카페인 커피 | x | o | x | o |
실험자 C | 1회 | 2회 | 3회 | 4회 |
실시예 1의 디카페인 커피 | o | o | o | o |
비교예 6의 디카페인 커피 | o | x | △ | x |
비교예 7의 디카페인 커피 | △ | o | △ | x |
시판 디카페인 커피 | x | x | △ | o |
실험자 D | 1회 | 2회 | 3회 | 4회 |
실시예 1의 디카페인 커피 | o | o | o | o |
비교예 6의 디카페인 커피 | x | x | △ | o |
비교예 7의 디카페인 커피 | o | x | o | △ |
시판 디카페인 커피 | o | △ | o | x |
실험자 E | 1회 | 2회 | 3회 | 4회 |
실시예 1의 디카페인 커피 | o | o | o | o |
비교예 6의 디카페인 커피 | o | x | x | o |
비교예 7의 디카페인 커피 | x | o | △ | x |
시판 디카페인 커피 | △ | x | x | x |
표 6의 결과를 확인하면, 본 발명의 방법으로 제조한 디카페인 커피 생두를 로스팅한 원두를 이용하여 제조한 커피를 음용한 날은 숙면 상태를 유지하게 하는 것으로 확인되나, 다른 디카페인 커피를 음용한 날은 수면 상태가 고르지 않았다.
이와 같은 결과를 통해서 본 발명의 방법이 디카페인 커피 고유의 기능 뿐만 아니라 수면 개선에도 영향을 주고 있음을 확인할 수 있다.
Claims (2)
- (제1단계) 커피 생두를 카페인 제거용 용액에 1차 침지하는 단계;
(제2단계) 상기 제1단계에서 침지에 사용한 액상을 제거하고, 액상이 제거된 커피 생두를 백국균 및 황국균으로 발효된 향미 증진용 용액에 2차 침지하는 단계;
(제3단계) 2차 침지에 사용한 액상을 제거하고, 액상이 제거된 발효 커피 생두를 건조하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 디카페인 발효 커피 생두의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 카페인 제거용 용액은, 커피 생두를 물에 침지하여 얻은 커피 생두 추출액에서 카페인을 제거한 액상인 것을 특징으로 하는 디카페인 발효 커피 생두의 제조방법.
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KR1020220143627A KR20240061820A (ko) | 2022-11-01 | 2022-11-01 | 백국균 및 황국균으로 발효된 커피 생두 추출액을 이용한 디카페인 발효 커피 생두의 제조방법 |
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ID=91074270
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20180047034A (ko) | 2016-10-30 | 2018-05-10 | 김상일 | 허브 추출물을 함유하는 디카페인 커피 제조방법 |
KR101891407B1 (ko) | 2016-11-11 | 2018-09-28 | 정대진 | 한방 디카페인 커피 및 그 제조방법 |
KR102293512B1 (ko) | 2021-01-11 | 2021-08-25 | 이정수 | 디카페인 커피의 제조방법 및 이에 따라 제조된 디카페인 커피 |
-
2022
- 2022-11-01 KR KR1020220143627A patent/KR20240061820A/ko unknown
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