WO2017192016A1 - 해양심층수와 미생물을 이용한 커피 체리의 가공방법 - Google Patents

해양심층수와 미생물을 이용한 커피 체리의 가공방법 Download PDF

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WO2017192016A1
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microorganisms
lactobacillus
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deep sea
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박종순
이동진
이득식
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주식회사 웰빙엘에스
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Definitions

  • the present invention relates to a processing method of coffee cherries using deep sea water and microorganisms, and more particularly, by processing coffee cherries using deep sea water and microorganisms, the processing time until green beans is shortened and the head of coffee cherries is reduced. And, it relates to a processing method of coffee cherries using microorganisms to increase the trigonellin, the fragrance precursor component of coffee.
  • deep sea water is stable seawater that exists at a depth of 200m or less where sunlight does not reach, and the salt content is about 3.5%, and since the water temperature is 2 ° C or less, it is rich in nutrients essential for the growth of marine plants. It is a clean seawater resource with little organic matter or pathogens.
  • deep sea water is a seawater with special characteristics such as cleanliness, low temperature, and a large amount of minerals
  • the deep sea water use technology of agriculture uses stable deep sea water to produce and supply pollution-free, high-quality and high-functional agricultural products stably.
  • the present invention processes coffee cherries using useful microorganisms separated from food and deep sea water, which shortens the processing time of green beans from cherries to green beans, reduces bean curd of coffee cherries, and trigonelle, which is a precursor of aromatic component of coffee. It is to provide a method of processing coffee cherries lean is increased.
  • the present invention provides a method for processing coffee cherries in a natural, pulped natural or washed method using deep sea water and microorganisms.
  • the processing time of green beans from cherries to green beans is shortened, the short beans of coffee cherries are reduced, and trigonellin, a fragrance precursor of coffee, is increased.
  • trigonellin a fragrance precursor of coffee
  • FIG 2 shows the coffee beans being processed by the conventional method.
  • Figure 3 shows the identification process of coffee cherries fermentation microorganisms.
  • Figure 7 shows a conventional coffee processing method.
  • Figure 9 shows the poor head that occurs during the fermentation process.
  • FIG. 10 shows a coffee cherries processing process introduced microbial inoculation method.
  • 11 shows coffee cherries by processing methods fermented using microorganisms.
  • Figure 12 shows the fermented cherries of the natural method fermented for 48 hours.
  • Figure 13 shows the appearance of washing and removing mucus after fermented cherry pulping.
  • Figure 14 shows the fermentation cherries hot air drying is completed.
  • Figure 15 shows the fermented green beans removed parchment.
  • Figure 16 shows the fermented beans for each treatment section removed after drying parchment.
  • FIG. 17 shows the standard (100 ppm) peak and RT of trigonelin.
  • Figure 18 shows the peak of the deep seawater + microbial treatment natural processed beans with the highest trigonelin content.
  • 19 shows the trigonelin content of seawater treated cherry processed beans according to treatment and processing methods.
  • Figure 20 shows the trigonellin content of deep sea water fermented coffee compared to the existing high-end coffee.
  • the present invention is a method of processing high-quality coffee beans with a high biologically active component by processing the deep-water treated coffee cherries in a natural (pulped natural) or washed method using microorganisms It is about.
  • the present invention inoculates and ferments microorganisms from coffee cherries to quickly remove mucus components, adding deep sea water to the coffee cherries upon inoculation of the microorganisms, and after the fermentation is finished, by removing the pulp and mucus of the coffee cherries.
  • Drying and then roasting comprising the step of increasing the content of trigonelline (trigonelline), the fragrance precursor of the coffee, relates to a method for processing coffee cherries using deep sea water and microorganisms.
  • the microorganism is Saccharomyces cerevisiae, Pichia kluyveri , Lactobacillus sakei , Lactobacillus brevis , Lactobacillus casei , Lactobacillus paracasei , Lactobacillus plantarum , Leuconostoc mesenteroides , Pediococcus pentosaceus , Lactobacillus lactis , Leuconostoc lactis , Leuconostoc citreum , Lactobacillus rhamnosus , Lactobacillus, fermentum And Lactobacillus acidophilus may be three or more selected from the group consisting of, but is not limited thereto.
  • the microorganism is a strain isolated from coffee cherries Lactobacillus plantarum LS-801 , Lactobacillus fermentum LS-802 and Lactobacillus acidophillus LS-803.
  • the trigonelin component may be increased .
  • the amount of the deep sea water may be added 2 ⁇ 4% (w / w).
  • the fermentation is preferably terminated when the mucus of the coffee cherry under fermentation is completely decomposed.
  • the fermentation may be performed for 24 to 96 hours.
  • the drying may be performed so that the moisture content of the fermented coffee beans at a temperature of 10 ⁇ 50 °C 10 ⁇ 11%.
  • the present invention also relates to coffee green beans processed by the above method.
  • the coffee green coffee of the present invention is processed in the same manner as described above, in the processing process from cherry to green beans, the production period and the appearance of poor bean can be reduced, the content of trigonellin, which is a precursor of aroma component of coffee can be increased have.
  • the present invention also relates to coffee produced using the coffee green beans described above.
  • the coffee according to the present invention is manufactured using coffee having an increased content of trigonelin, which is a fragrance component precursor, it is possible to provide a high quality coffee with enhanced flavor of coffee.
  • All samples are prepared by roasting 1kg at 130 ° C for about 15 minutes at a temperature of about 20 minutes at 130 °C using Taehwan's 1kg Roaster of Taehwan Co., Ltd. After grinding for 1 minute using a mixer FM-909T, a sieve of No. 30 mesh (600 ⁇ m) of Cheonggye Sangyo Corp. was sieved to obtain 24 g of ground coffee powder.
  • 3 g of the sample obtained from the obtained coffee powder was extracted with 300 ml of tertiary distilled water at 98 ° C. for 10 minutes, and the extracted sample was filtered with an ADVAVTEC Syringe filter (0.45 um / PVDF) from Toyo Roshi kaisha, .Ltd, Japan. The final measurement sample was produced.
  • Table 2 shows the roasting conditions of the existing highest grade green beans.
  • the coffee cherries that are currently being cultivated are processed in natural, pulp, natural, and washed methods.
  • coffee is dried in the sun for about 30 to 45 days, and then the pulp and parchment are removed. The fermentation or decay process took place over time.
  • Coffee cherries dried for about 10 days will be able to check whether it is fermented or decayed. At this time, coffee cherries were collected and pulverized to prepare samples using only the cherries.
  • the parchment In the pulp natural method, after removing the pulp part of the coffee and drying it in the shade for about 20 days, the parchment is removed, and the mucus becomes hard when the fermentation or decay process occurs in the shade for about 7 days. At this time, the green bean in the parchment state was collected to collect only the green beans that were not contaminated with mold to prepare samples.
  • the coffee is soaked in a slimy mucus state in a water tank to be fermented to remove the mucus and to dry the green beans from which the mucus is removed.
  • the water is taken from the tank at the time when the mucus is peeled off to prepare a sample.
  • Figure 1 shows the harvested and harvested cherries of Kangwon National University
  • Figure 2 shows the coffee beans being processed by the conventional method.
  • the isolates were classified based on colony color and shape in order to separate them into a single strain. After sorting the sorted colonies again, incubating incubator for 24 to 48 hours at 37 °C repeated three to five times to obtain a single colony.
  • each broth was inoculated with colonies isolated and cultured for about 12hr at 39 rpm at 90 rpm for phase observing by phasing microscope. When the above cell shape was seen, re-separation was performed.
  • Figure 3 shows the cherry fermentation microorganisms separation process.
  • Figures 4 to 6 are 16s rRNA sequencing request (Gennotek), Figure 4 is a coffee cherries (pulp natural method) fermentation isolate L. plantarum LS-801, Figure 5 is a coffee cherries (natural method) fermentation isolate L. fermentum LS-802, Figure 6 shows the coffee cherries (natural mode) fermentation isolate L. acidophilus LS-803.
  • the natural and washed methods mentioned above have advantages and disadvantages.
  • the washed method has a certain taste, but has a disadvantage in that the sensory preference is lower than the well-fermented natural coffee beans.
  • Figure 7 is a conventional coffee processing method
  • Figure 8 is a coffee cherries being processed in a conventional manner
  • Figure 9 shows a bad bean generated during the fermentation process, the general green beans in order from left to right in Figure 9, Soury bean, Stinker (Partial black bean), which represents a black bean.
  • Table 3 shows the number of defective heads, the final yield and the required date of the coffee processed in the conventional manner.
  • the screened microorganisms were applied to coffee cherries fermentation, and divided into three fermentation methods: natural, pulp natural, and washed.
  • Coffee cherries use deep sea water-treated cherries, and the inoculation amount is 1.00 ⁇ 10 ⁇ 9cfu / ml by liquid culture of three microorganisms (LS-801, 802, 803) identified in both natural, pulp natural, and washed methods. Diluted, each strain was inoculated with 1% of the coffee cherries weight (total 3.00 ⁇ 10 9 cfu / ml 3% inoculated lactic acid bacteria).
  • FIG. 10 shows a coffee cherries processing process incorporating a microorganism inoculation method
  • FIG. 11 shows coffee cherries for each processing method fermented using microorganisms.
  • Table 4 shows the fermentation microorganism treatment results
  • Table 5 shows the deep seawater 3% + fermentation microorganism treatment results.
  • the fermentation temperature and microbial inoculation conditions were 37 °C fermentation, isolated microorganisms (LS-801, 802, 803) culture solution (1.00 ⁇ 10 ⁇ 9cfu / ml)
  • the inoculation conditions of the microorganisms were determined by inoculation by 1% of the weight (total 3% inoculation).
  • each cherries are washed to remove mucus and dried with hot air dryer at 45 °C (mostly dried at 45 ⁇ 60 °C) to have water content of about 10 ⁇ 12%. It was obtained, and in the case of parchment was removed using mortar.
  • Figure 13 shows the appearance of washing and removing mucus after pulping fermented cherries.
  • Figure 14 is a fermented cherries hot air drying is complete
  • Figure 15 shows a fermented green beans with the parchment removed.
  • the dried green beans were identified as defects that may occur during the fermentation process and evaluated according to the SCAA method.
  • Figure 16 shows the fermented beans for each treatment section remove the parchment after drying.
  • Table 6 shows SCAA green bean grading and defect coefficients according to defects
  • Table 7 shows the number of deficient heads, final yields, and processing days of cherry fermented coffee compared to conventional processing methods.
  • Green beans with cherries and parchment removed are usually dried to 10 ⁇ 13%, which means that if the water content is low, there may not be enough physical popping in roasting. If the water content is too high, there is a risk of corruption and deterioration. Because.
  • Green beans are also fermented in mucus or coffee cherries as they are dried and adsorb the various organics produced, which have a significant impact on the functional and organoleptic components of coffee.
  • the coffee beans fermented with coffee cherries were dried to a water content of about 1011% at 40-70 ° C. using a hot air dryer. At this time, the dried green beans were judged the drying time, the state at the time of roasting (defect amount) to establish the optimum drying conditions.
  • Roasting is carried out through 1kg Semi Roaster, and 1kg of green beans are heated by a strong fire, first injected at 130 °C, and the damper is fixed by 5, at this time 1st popping and 2nd Paping, final discharge time was recorded.
  • Table 18 shows the drying time and roasting characteristics of the WB Natural processed green beans by drying temperature
  • Table 19 shows the drying time and roasting characteristics of the WB Pulped Natural processed green beans by drying temperature
  • Table 20 is the drying temperature of WB Washed processed green beans It shows drying time and roasting characteristics.
  • the drying method was set to dry on 45 degreeC drying conditions which make water balance stable.
  • the trigonelin component of the processed beans was analyzed through the process established above. Each sample was pulverized for 1 minute using a hood mixer FM-909T of Hanil Electric Co., Ltd., and then sieved by a sieve of No. 30 mesh (600 ⁇ m) of Cheonggye Sangyo Corp. to obtain ground coffee powder.
  • Figure 17 is a standard curve of trigonellin
  • Figure 18 is the peak of the deep seawater + microorganism-treated natural processing beans having the highest trigonelin content
  • Figure 19 shows the trigonellin content of seawater treatment cherry processing beans by treatment and processing method will be.
  • Trigonelin which is a fragrance precursor component, has the property of combining with other components by heat during roasting to create a fragrance component. Higher trigonelin is expected to increase the peculiar aroma of coffee.
  • Trigonelin also has the highest content in natural coffee processed with deep sea water and microorganisms.
  • treating the deep sea water and microorganisms in a natural way is considered to be a processing method for making high quality coffee. Therefore, the advanced coffee processing method using coffee cherries is a natural way to treat deep sea water and microorganisms. Decided.
  • Figure 20 shows the trigonellin content of each microorganism treatment of deep sea water treated cherry compared to no treatment (normal coffee cherries).
  • the increased effect of the flavor component is also expected to show a good sensory results in the cupping test, in particular by containing the unique fruit flavor of coffee cherries, it is determined that the production of high-quality coffee through fermentation.
  • the present invention by using the deep sea water to promote high quality and stable increase of coffee, verify the change in functional ingredients and physiological activity for differentiation of quality, and improve the processing technology of the coffee beans produced by commercialization,
  • the present invention provides a practical sixth industrialization model ranging from the production of deep water and new income crops to production, processing, commercialization, and sales, and can be usefully applied to the technical field to which the present invention pertains.

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Abstract

본 발명은 커피 체리를 미생물과 해양심층수를 이용하여 가공함으로써, 커피 체리의 불량두가 감소하고, 생두의 가공기간을 단축시키며, 커피의 향기성분 전구체인 트리고넬린의 함량이 증가되는 미생물과 해양심층수를 이용한 커피 체리의 가공방법에 관한 것이다.

Description

해양심층수와 미생물을 이용한 커피 체리의 가공방법
본 발명은 해양심층수와 미생물을 이용한 커피 체리의 가공방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 커피 체리를 해양심층수와 미생물을 이용하여 가공함으로써, 생두까지의 가공기간을 단축시키고 커피 체리의 불량두가 감소하며, 커피의 향기전구체 성분인 트리고넬린이 증가되는 미생물을 이용한 커피 체리의 가공방법에 관한 것이다.
1990년대 후반부터 스타벅스와 글로벌 외국기업이 국내에 진출하여, 인지도 확보 및 마켓 리더(market leader)로서 국내 원두커피 시장을 주도하게 되었으며, 최근 RTD(Ready-To-Drink) 음료에까지 원두 커피의 영향력을 미치는 주요한 시발점이 되었다.
이렇게 시장 규모가 기하급수적으로 늘어남에 따라, 자본력을 가진 국내 토종 전문 업체들이 본격적으로 신규 시장에 참여하고, 현재의 카페 문화를 경쟁구도 속에서 이끌어 가고 있는 실정이다.
2009년을 기준으로, 우리나라의 1인당 커피 소비량은 1.93kg으로 주요 선진국에 비해 매우 낮은 수준으로서, 미국(4.1kg), EU(4.8kg)에 비해서는 절반 수준에도 미치지 못하고 있으며, 우리나라와 식생활이 유사한 일본(3.4kg)에 대해서도 60% 수준에 불과하지만, 식생활 개선 및 소비 수준의 확대로 커피 소비량 역시 더욱 증가할 것이므로, 커피전문점 시장은 더욱 확대될 것으로 기대된다.
한편, 해양심층수는 태양광이 도달하지 않는 수심 200m 이하에 존재하는 안정된 바닷물로서, 염분이 약 3.5% 내외이며, 수온이 2℃ 이하이기 때문에, 해양 식물의 생장에 필수적인 영양염류가 풍부할 뿐만 아니라, 유기물이나 병원균 등이 거의 없는 청정한 해수 자원이다.
즉, 해양심층수는 청정성, 저온성, 그리고 미네랄을 다량 함유한 특별한 특성을 지닌 바닷물로서, 농업 분야의 해양심층수 이용 기술은 청정의 해양심층수를 이용하여 무공해, 고품질, 고기능성 농산물을 안정적으로 생산 공급하고, 국제경쟁력을 확보하기 위하여, 청정 다수확 생산기술, 고품질 농산물 생산기술, 그리고 친환경 농업기술을 개발할 필요가 대두되고 있는 실정이다.
해양심층수를 커피에 적용한 종래기술로는 해양심층수를 이용한 커피의 제조방법(공개특허공보 제10-2015-0141009호), 해양심층수를 이용한 더치 커피의 제조방법(공개특허공보 제10-2015-0139157호), 해양심층수를 이용한 추출 음료(일본공개특허 제10-2002-034525호) 등이 알려져 있다.
그러나, 상기 종래기술들은 커피 원두로부터 커피를 추출함에 있어서, 해양심층수를 이용한 것일 뿐, 본 발명과 같이 해양심층수와 미생물을 이용하여 커피 체리를 가공하는 방법에 대해서는 전혀 기재되어 있지 않다.
본 발명은 식품에서 분리한 유용 미생물과 해양심층수를 이용하여 커피 체리를 가공함으로써, 체리에서 생두까지의 생두가공기간을 단축시키고, 커피 체리의 불량두가 감소하고, 커피의 향기성분 전구체인 트리고넬린이 증가되는 커피 체리의 가공방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 해양심층수와 미생물을 이용하여 커피 체리를 내추럴(natural), 펄프드 내추럴(pulped natural) 또는 워시드(washed) 방법으로 가공하는 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 해양심층수와 미생물을 커피 체리에 적용하여 가공함으로써, 체리에서 생두까지의 생두가공기간을 단축시키고, 커피 체리의 불량두가 감소하고, 커피의 향기성분 전구체인 트리고넬린이 증가되는 커피 생두의 가공 기술을 개선하여 상용 제품화함으로써, 종래의 생두보다 트리고넬린 성분이 더욱 증가한 고부가가치 생두를 생산할 수 있다.
도 1은 체리 수확 및 수확된 체리를 나타낸 것이다.
도 2는 기존의 방법으로 가공되고 있는 커피 생두를 나타낸 것이다.
도 3은 커피체리 발효미생물의 동정 과정을 나타낸 것이다.
도 4 내지 도 6은 16s rRNA sequencing 의뢰(제노텍) 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 기존의 커피 가공방식을 나타낸 것이다.
도 8은 기존의 방식으로 가공중인 커피체리를 나타낸 것이다.
도 9는 발효 과정에서 발생하는 불량두를 나타낸 것이다.
도 10은 미생물 접종방식을 도입한 커피체리 가공 과정을 나타낸 것이다.
도 11은 미생물을 이용하여 발효한 가공 방법별 커피체리를 나타낸 것이다.
도 12는 48시간 발효시킨 내츄럴 방식의 발효체리를 나타낸 것이다.
도 13은 발효체리 펄핑 후 세척 및 점액질 제거 모습을 나타낸 것이다.
도 14는 열풍건조가 완료된 발효체리를 나타낸 것이다.
도 15는 파치먼트를 제거한 발효생두를 나타낸 것이다.
도 16은 건조 후 파치먼트 제거한 각 처리구별 발효생두를 나타낸 것이다.
도 17은 트리고넬린의 스탠다드(100ppm) 피크 및 RT를 나타낸 것이다.
도 18은 트리고넬린 함량이 가장 높은 해양심층수 + 미생물 처리 내츄럴 가공원두의 피크를 나타낸 것이다.
도 19는 처리 및 가공 방법별 해수처리 체리 가공원두의 트리고넬린 함량을 나타낸 것이다.
도 20은 기존 최고급 커피 대비 해양심층수 발효커피의 트리고넬린 함량을 나타낸 것이다.
본 발명은 해양심층수가 처리된 커피 체리를 미생물을 이용하여 내추럴(natural), 펄프드 내추럴(pulped natural) 또는 워시드(washed) 방법으로 가공하여 생리활성 성분을 높인 고품질의 커피생두를 가공하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 커피 체리로부터 미생물을 접종 및 발효하여 점액 성분을 빠르게 제거하는 단계, 상기 미생물 접종시 상기 커피 체리에 해양심층수를 첨가하는 단계, 및 상기 발효 종료 후, 커피 체리의 과육과 점액질을 제거하여 건조한 다음 로스팅하여, 커피의 향기성분 전구체인 트리고넬린(trigonelline)의 함량을 증가시키는 단계를 포함하는, 해양심층수와 미생물을 이용한 커피 체리의 가공방법에 관한 것이다.
본 발명의 상기 커피 체리의 가공방법에서, 상기 미생물은 Saccharomyces cerevisiae, Pichia kluyveri , Lactobacillus sakei , Lactobacillus brevis , Lactobacillus casei , Lactobacillus paracasei , Lactobacillus plantarum , Leuconostoc mesenteroides , Pediococcus pentosaceus , Lactobacillus lactis , Leuconostoc lactis , Leuconostoc citreum , Lactobacillus rhamnosus , Lactobacillus, fermentum 및 Lactobacillus acidophilus로 이루어진 군에서 선택되는 3종 이상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 상기 커피 체리의 가공방법에서, 상기 미생물은 커피체리로부터 분리한 균주인 Lactobacillus plantarum LS-801, Lactobacillus fermentum LS-802 및 Lactobacillus acidophillus LS-803일 수 있다.
본 발명의 상기 커피 체리의 가공방법에서, 상기 미생물을 1~7%(w/w) 접종하여 가공된 생두의 불량두 및 생산일(생산기간)이 감소하며, 트리고넬린 성분이 증가될 수 있다.
본 발명의 상기 커피 체리의 가공방법에서, 상기 해양심층수의 첨가량은 2~4 %(w/w)일 수 있다.
본 발명의 상기 커피 체리의 가공방법에서, 상기 발효는 상기 발효중인 커피 체리의 점액질이 완전 분해될 때 종료하는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 커피 체리의 가공방법에서, 상기 발효는 24~96시간 동안 수행할 수 있다.
본 발명의 상기 커피 체리의 가공방법에서, 상기 건조는 발효된 커피 생두를 10~50℃의 온도에서 수분 함량이 10~11%가 되도록 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기의 방법에 의해 가공된 커피 생두에 관한 것이다.
본 발명의 상기 커피 생두는 상기와 같은 방법으로 가공됨으로써, 체리에서 생두까지의 가공과정에 있어 생산기간 및 불량두의 출현도가 감소하고, 커피의 향기성분 전구체인 트리고넬린의 함량이 증가될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기의 커피 생두를 이용하여 제조된 커피에 관한 것이다.
본 발명에 의한 상기 커피는 향기성분 전구체인 트리고넬린의 함량이 증가된 커피를 이용하여 제조하기 때문에, 커피의 향미가 강화된 고품질의 커피를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세히 설명한다. 그러나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로 본 발명의 권리범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 기존 커피의 성분분석
최고급커피인 트리고넬린 함량을 비교하기 위하여 2014년도 COE 1,2위 커피생두와 시중에 유통되는 Specialty등급의 생두, Kopi Luwak의 품종을과 등급을 하기 표 1에 나타내었다.
Figure PCTKR2017004705-appb-T000001
모든 시료는 (주)태환의 프로스터 1kg Roaster를 이용하여 1kg을 130℃에서 약 15분간 City 정도로 로스팅(명도값 20~25) 하여 준비하며 로스팅된 시료에서 각 30g을 채취하여 한일전기 주식회사의 후드믹서FM-909T를 이용하여 1분간 분쇄 후 청계상공사의 30호 mesh(600μm)의 체(sieve)로 걸러 분쇄된 커피분말 24g을 수득하였다.
수득한 커피분말에서 채취한 시료 3g에 98℃의 3차증류수 300ml을 가수하여 10분간 시료를 추출하고, 추출완료된 시료를 일본 Toyo Roshi kaisha,.Ltd의 ADVAVTEC Syringe filter(0.45um/PVDF)로 여과하여 최종 측정시료를 제작하였다.
하기 표 2는 기존 최고급 생두의 로스팅 조건을 나타낸 것이다.
Figure PCTKR2017004705-appb-T000002
< 실시예 2> 커피 체리 발효미생물 스크리닝
유산균, 고초균 등 유용 미생물의 균주를 분리하기 위해, 커피 유래 미생물 및 발효커피 미생물을 분리 동정하는 실험을 거쳐 선발하며, (주)웰빙엘에스가 보유하고 있는 발효균주도 발효적합성을 비교 검토하였다.
현재 재배되고 있는 커피 체리를 내추럴, 펄프드 내추럴, 워시드 방식으로 가공하였는데, 내추럴 방식의 경우 커피를 양지에서 약 30~45일간 건조시킨 후, 과육과 파치먼트를 제거하는 방식으로서, 양지에 말리는 시간동안 발효 또는 부패 과정이 일어났다.
약 10일간 말린 커피체리는 발효인지 부패인지 상태를 확인할 수 있게 되는데, 이때 커피체리를 수거하여 분쇄하여 발효가 일어난 체리만을 이용하여 시료를 제작하였다.
펄프드내추럴 방식의 경우, 커피의 과육부분을 제거한 후 음지에서 약 20일간 건조한 후에 파치먼트를 제거하는 방식으로서, 음건시 발효 또는 부패 과정이 일어남 약 7일간 음건할 경우 점액질이 단단해 지기 시작하는데, 이때 파치먼트 상태의 그린빈을 수거하여 곰팡이 오염이 되지 않은 생두만을 수거하여 시료를 제작하였다.
워시드 방식의 경우, 과육부를 제거 후 미끌미끌한 점액질 상태의 커피를 수조속에 담가 발효하여 점액질을 제거하고 점액질이 제거된 생두를 말려 생산하게 된다. 이때 수조속에 담가 발효할 때 효모, 곰팡이, 바실러스, 유산균들의 작용이 복합적으로 일어나게 되는데, 점액질이 벗겨지는 시점에서 수조의 물을 채취하여 시료를 제작하였다.
도 1은 강원대학교 체리 수확 및 수확된 체리, 도 2는 기존의 방법으로 가공되고 있는 커피 생두를 나타낸 것이다.
상기의 방법으로 채취된 시료 10g(10ml)을 멸균 생리식염수 90ml에 현탁하여 37℃에서 1시간동안 반응시키고, 이 반응액 100㎕를 각각 Nutrient agar medium(NA), YeastMold Agar(YM), MRS Agar(MA)에 도말하여 37℃에서 24~48시간 배양하였다.
이렇게 배양된 콜로니는 여러 가지 균종이 섞여 있는 상태이므로, 단일 균주로 분리하기 위하여 콜로니 색상과 형태 등을 기준으로 균종들을 분류하였다. 분류된 콜로니를 다시 도말한 후, 배양기에서 37℃ 24~48시간 배양하는 것을 3~5회 반복하여 단일 콜로니를 얻었다.
단일 콜로니에 균주가 순수분리 되었는지 알아보기 위하여 각각의 Broth 배지에 분리된 콜로니를 접종하여 39℃에서 90rpm 으로 약 12hr 현택배양 후 위상차 현미경으로 관찰하여 균체의 형상을 관찰하며, 위상차 현미경 상에서 두 가지 이상의 균체 형상이 보일 경우 재분리를 실시하였다.
도 3은 체리발효 미생물 분리 과정을 나타낸 것이다.
<실시예 3> 커피 체리 발효미생물 동정
스크리닝된 유용 미생물을 16S rRNA sequencing을 행하여 균주 동정을 하며, 발효시 이들 미생물을 이용하였다. 미생물 동정의 경우, 전문 분석기관인 제노텍에 의뢰하여 그 결과를 수령하였고, 이를 NCBI Data base와 비교하여 동정 결과를 얻었으며, GRAS 등급의 유용 미생물만을 선발하였다.
도 4 내지 도 6은 16s rRNA sequencing 의뢰(제노텍) 결과로서, 도 4는 커피체리(펄프드내추럴 방식) 발효 분리균 L. plantarum LS-801, 도 5는 커피체리(내추럴 방식) 발효 분리균 L. fermentum LS-802, 도 6은 커피체리(내추럴 방식) 발효 분리균 L. acidophilus LS-803을 나타낸 것이다.
<실시예 4> 커피 체리 발효조건
수확한 커피 체리를 발효시킴에 있어 발효 시간, 발효 온도, 미생물 농도 등 발효 조건을 설정하기 위한 조건 실험을 수행하였다.
앞서 말한 내추럴과 워시드 방식은 각각 장단점이 있는데, 내추럴 방식의 경우 발효되는 미생물의 종류와 체리의 숙성 정도에 따라서 같은 생두라도 그 맛이 뛰어나지만, 자칫 부패가 일어나는 경우 결점두(불량두)가 되고, 맛이 떨어지는 경우가 발생하며, 워시드 방식의 경우 일정한 맛을 내기는 좋으나, 잘 발효된 내추럴 방식의 생두에 비하여 관능적 기호가 떨어지는 단점이 있다.
그러나, 이러한 단점들은 유용 미생물의 발효를 통하여 해결할 수 있을 것으로 판단된다.
먼저, 미생물을 이용하여 체리를 발효하기 전 종래의 방식대로 체리를 가공하여 체리 발효시 일어날 수 있는 문제점을 찾고자 하였다.
도 7은 기존 커피의 가공방식, 도 8은 기존의 방식으로 가공중인 커피 체리, 도 9는 발효 과정에서 발생하는 불량두를 나타낸 것으로서, 도 9에서 좌에서 우 순으로 일반 생두, Soury bean, Stinker(Partial black bean), Black bean을 나타낸 것이다.
또한, 하기 표 3은 기존방식으로 가공한 커피의 불량두 수, 최종수율 및 소요일을 나타낸 것이다.
Figure PCTKR2017004705-appb-T000003
스크리닝한 미생물을 커피체리 발효에 적용하여 내추럴 방식, 펄프드 내추럴 방식, 워시드 방식 세가지의 발효 방법으로 나누어 시간별 발효하여 최적 조건을 확립하고자 하였다.
커피 체리는 해양심층수가 처리된 체리를 사용하며 접종량은 내추럴, 펄프드 내추럴, 워시드 방식 모두 동정된 미생물 3종(LS-801, 802, 803)을 액체배양하여 1.00×10^9cfu/ml로 희석하고, 각각의 균주를 커피체리 무게의 1%씩 접종하였다 (총 3.00×10^9cfu/ml 유산균 3% 접종).
내추럴 방식의 경우, 커피체리에 직접 분무하고 발효하며, 점액질이 완전분해되어 녹을 때까지 발효하는 방식으로 진행하였다.
펄프드 내추럴의 경우, 체리를 압착하여 점액질 상태의 생두를 분리하고, 점액질에 묻은 과육은 제거하지 않은 상태에서 발효하며 워시드 방식의 경우 과육을 제거하는 펄핑을 거친 후, 생두 무게의 4배에 해당하는 물을 부은 다음, 37℃의 온도 조건에서 유용 미생물을 접종한 후 발효시켰다.
또한, 발효시 해양심층수를 약 3% 투입하여 커피 체리 발효시 미생물에 미치는 영향을 함께 관찰하였다.
도 10은 미생물 접종방식을 도입한 커피체리 가공 과정을 나타낸 것이고, 도 11은 미생물을 이용하여 발효한 가공 방법별 커피체리를 나타낸 것이다.
또한, 하기 표 4는 발효미생물 처리 결과, 표 5는 해양심층수 3% + 발효미생물 처리 결과를 나타낸 것이다.
Figure PCTKR2017004705-appb-T000004
Figure PCTKR2017004705-appb-T000005
발효시 내추럴, 펄프드 내추럴, 워시드 모두 손으로 만져 점액질이 분리될 때 까지 발효 및 건조를 진행하며 일정간격으로 시료를 채취하여 유용 미생물의 균체수, pH를 측정하였다.
발효시 과일향이 함께 생성되는 등 긍정적인 효과를 였으며, 발효 온도 및 미생물 접종 조건은 37℃ 발효, 분리미생물(LS-801, 802, 803) 배양액(1.00×10^9cfu/ml)을 각 커피체리 무게의 1%씩(총 3% 접종)접종 하는 것으로 미생물의 접종 조건을 정하였다.
발효가 완료된 각 발효 방법별 체리는 세척하여 점액질을 제거하고 열풍건조기로 45℃(생두 생산지에서 대부분 45~60℃로 건조)에서 함수량이 약 10~12%가 되도록 건조하여 파치먼트 상태의 생두를 얻었으며, 파치먼트의 경우 몰타르를 이용하여 제거하였다.
도 13은 발효 체리를 펄핑한 후 세척 및 점액질을 제거하는 모습을 나타낸 것이다. 또한, 도 14는 열풍건조가 완료된 발효체리, 도 15는 파치먼트를 제거한 발효생두를 나타낸 것이다.
건조가 완료된 생두는 발효 과정 중 발생할 수 있는 불량두(Defect)를 확인하고, SCAA 방법에 따라 평가하였다.
도 16은 건조 후 파치먼트를 제거한 각 처리구별 발효생두를 나타낸 것이다.
또한, 하기 표 6은 결점두(Defect)에 따른 SCAA 생두 등급판정 및 결점계수, 표 7은 기존의 가공 방식과 비교한 체리발효 커피의 불량두 수, 최종수율 및 가공소요일을 나타낸 것이다.
Figure PCTKR2017004705-appb-T000006
Figure PCTKR2017004705-appb-T000007
<실시예 5> 생두 건조 조건
체리와 파치먼트가 제거된 생두는 보통 10~13%로 건조하는데, 이는 함수량이 낮을 경우 로스팅에 있어 충분한 물리적 변화(Popping)이 일어나지 않을 수 있으며, 함수량이 너무 높을 경우 부패와 변질의 우려가 있기 때문이다.
또한, 생두는 건조되면서 점액질 또는 커피체리에서 발효되며 생성된 여러 가지 유기물을 흡착하는데, 이것은 커피의 기능적, 관능적 성분에 상당한 영향을 준다.
일반적인 생두는 대부분 자연광에 말려 건조하는 방법을 택하지만, 이런 방법은 자연광을 이용하기 때문에 생두의 건조시간이 일정치 않아 함수량이 같더라도 겉은 수분량이 적고 속은 수분량이 높아, 부패하기 쉬운 상태를 만들거나 짧은시간에 극히적은 함수량을 가지는 불량두를 만들기 쉽다.
따라서, 커피체리를 발효시킨 커피생두를 열풍건조기를 사용하여 40~70℃의 조건에서 수분 함량이 약 1011%가 되도록 건조시켰다. 이때 건조된 생두는 건조시간, 로스팅시의 상태(결점두의 양)를 판단하여 최적 건조조건을 확립하였다.
로스팅은 1kg Semi Roaster를 통하여 진행하며 1kg의 생두를 강불로 가열하며, 130℃에서 최초 추입하고 Damper는 5로 고정하여 로스팅하였다, 이때 건조방법에 따라 로스팅시 일어나는 1차 파핑(popping), 2차 파핑, 최종 배출시간을 기록하였다.
하기 표 18은 WB Natural 방식 가공 생두의 건조온도별 건조시간 및 로스팅 특성, 표 19는 WB Pulped Natural 방식 가공 생두의 건조온도별 건조시간 및 로스팅 특성, 표 20은 WB Washed 방식 가공 생두의 건조온도별 건조시간 및 로스팅 특성을 나타낸 것이다.
상기 표 18 내지 표 20에서 보는 바와 같이, 실험결과 가공방식에 따른 건조시간의 차이는 거의 없는 것으로 나타났으며, 건조온도 및 시간에 따른 로스팅에서도 별다른 차이는 나타나지 않았다.
따라서, 수분평형이 안정적으로 이루어지는 45℃건조 조건에서 건조하는 것으로 건조 방법을 설정하였다.
<실시예 6> 향기성분 전구체 트리고넬린 성분 분석
위에서 확립된 공정을 통하여 가공된 원두의 트리고넬린 성분을 분석하였다. 모든 시료는 각 30g을 한일전기 주식회사의 후드믹서FM-909T를 이용하여 1분간 분쇄 후 청계상공사의 30호 mesh(600μm)의 체(sieve)로 걸러 분쇄된 커피생두 분말을 수득하였다.
수득한 커피생두 분말에서 채취한 시료 3g에 70% EtOH 300ml을 가하여 10분간 15rpm에서 시료를 추출하고, 추출 완료된 시료를 일본 Toyo Roshi kaisha,.Ltd의 100 Cerscles 5C(125mm) Filter paper로 상압 여과하여 최종 측정시료를 제작하였다.
또한, 도 17은 트리고넬린의 Standard curve, 도 18은 트리고넬린 함량이 가장 높은 해양심층수 + 미생물 처리 내츄럴 가공 원두의 피크, 도 19는 처리 및 가공 방법별 해수처리체리 가공원두의 트리고넬린 함량을 나타낸 것이다.
향기 전구체 성분인 트리고넬린은 로스팅시 열에 의하여 다른 성분과 결합하여 향기 성분을 만드는 특성이 있는데, 트리고넬린이 높으면 높을수록 커피 특유의 향기가 늘어날 것으로 예상된다.
트리고 넬린 역시 해양심층수와 미생물을 이용하여 내츄럴 방식으로 가공한 커피에서 가장 높은 함량을 나타내었다.
종합적으로 살펴볼 때, 내츄럴 방식으로 해양심층수와 미생물을 함께 처리하는 것이 고급 커피를 만드는 가공 방식으로 판단되고, 따라서 커피 체리를 이용한 고급 커피 가공 방법은 내츄럴 방식으로 해양심층수와 미생물을 함께 처리하는 방법으로 결정하였다.
한편, 도 20은 무처리(일반 커피체리) 대비 해양심층수 처리 체리의 미생물 처리별 트리고넬린 함량을 나타낸 것이다.
대조구(해양심층수 미처리, 미생물 미처리)과 해양심층수 처리 커피(미처리 Natural)을 비교시, 트리고넬린 함량의 증가를 보였다.
이러한 향미성분의 증가 효과는 Cupping test에 있어서도 관능적으로 좋은 결과를 보여줄 것으로 판단되는데, 특히 커피 체리가 갖는 특유의 과일향을 머금게 함으로써, 발효를 통한 고품질 커피의 생산이 가능할 것으로 판단된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 해양심층수를 이용하여 커피의 고품질화 및 안정적 증수를 도모하고 품질의 차별화를 위한 기능성 성분 및 생리활성의 변화를 검증하며, 생산된 커피 생두의 가공 기술을 개선하여 상용 제품화함으로써, 해양심층수와 새로운 소득 작목인 커피의 생산, 가공, 제품화, 판매에 이르는 실용적 6차 산업화 모델을 제시하고, 고부가가치화 할 수 있기 때문에, 본 발명이 속하는 기술분야에 유용하게 적용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 커피 체리로부터 미생물을 접종 및 발효하여 점액 성분을 빠르게 제거하는 단계;
    상기 미생물 접종시 상기 커피 체리에 해양심층수를 첨가하는 단계; 및
    상기 발효 종료 후, 커피 체리의 과육과 점액질을 제거하여 건조한 다음 로스팅하여, 커피의 향기성분 전구체인 트리고넬린(trigonelline)의 함량을 증가시키는 단계를 포함하는, 해양심층수와 미생물을 이용한 커피 체리의 가공방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 미생물은 Saccharomyces cerevisiae , Pichia kluyveri , Lactobacillus sakei, Lactobacillus brevis , Lactobacillus casei , Lactobacillus paracasei , Lactobacillus plantarum , Leuconostoc mesenteroides , Pediococcus pentosaceus , Lactobacillus lactis , Leuconostoc lactis , Leuconostoc citreum , Lactobacillus rhamnosus , Lactobacillus, fermentum 및 Lactobacillus acidophilus로 이루어진 군에서 선택되는 3종 이상인 것을 특징으로 하는 해양심층수와 미생물을 이용한 커피 체리의 가공방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 미생물은 Lactobacillus plantarum LS-801, Lactobacillus fermentum LS-802 및 Lactobacillus acidophillus LS-803인 것을 특징으로 하는 해양심층수와 미생물을 이용한 커피 체리의 가공방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 미생물을 1~7%(w/w)접종하여 가공된 생두의 불량두 및 생산일이 감소하며, 트리고넬린 성분이 증가되는 것을 특징으로 하는 해양심층수와 미생물을 이용한 커피 체리의 가공방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 해양심층수의 첨가량은 2~4 %(w/w)인 것을 특징으로 하는 해양심층수와 미생물을 이용한 커피 체리의 가공방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 발효는 상기 발효중인 커피 체리의 점액질이 완전 분해될 때 종료하는 것을 특징으로 하는 해양심층수와 미생물을 이용한 커피 체리의 가공방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 발효는 24~96시간 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 해양심층수와 미생물을 이용한 커피 체리의 가공방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 건조는 발효된 커피 생두를 10~50℃의 온도에서 수분 함량이 10~12%가 되도록 수행하는 것을 특징으로 하는 해양심층수와 미생물을 이용한 커피 체리의 가공방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법에 의해 가공된 커피 생두.
  10. 제9항에 있어서, 상기 커피 생두는 트리고넬린의 함량이 증가된 것을 특징으로 하는 커피 생두.
  11. 제9항의 커피 생두를 이용하여 제조된 커피.
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