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Coffee Chemistry

커피 로스팅 화학

by mjcafe 2025. 4. 15.

 

 

 

 

  • 커피는 그 좋은 플레이버(delightful flavor) 때문에 높이 評價되며,
    플레이버는 2개의 區別되는 感覺樣相들(sensory modalities)  즉 
                    ■ aroma와 
                    ■ taste로 이뤄진다.
  • 추가적인 效益들에는 
                    覺醒效果(stimulating effect),
                    커피 한잔의 즐거움(enjoyment)과 道樂(indulgence), 그리고 
                    커피 消費에 연관되는 社會文化的 側面들(Caldwell, 2009)가 있다. 
  • 집 바깥에서의 消費는 꾸준하게 변하는 트렌드가 되고 있으며,
    全世界에 걸쳐 高品質의 커피를 要求하는 愛好家 (connoisseur) 커뮤니티가 急增하고 있다.
    일반적으로 消費者들은 品質을 더욱 잘 알게 되었고, 
    커피 選定의 중요한 部分이 되는 原産地와 焙煎度도 더 잘 認知하게 되었다. 

  • 커피는 craft와 science 두 가지 모두로서 볼 수 있다.
    硏究者들과 커피 愛好家들은 와인 메이킹에 比喩하고는 하는데 (Mestdagh et al. 2013), 
    最終 商品 品質은 art와 knowledge의 結果이며, 이는
            terroir,
            climate,
            variety,
            ripening,
            fermentation, 그리고
            aging과 같은 많은 要因들에 따라 달라진다.
  • 🍷 와인과 유사하게, ☕커피의 消費는
    消費 狀況들(occasions)과 感性(emotions)에 더욱 많이 連結되어지고 있다.
    일반적으로 커피 그리고 와인 및 맥주와 같은 다른 飮料들 간의 知識과 技術의 移轉 機會가 있다. 

 

 

 

  • 커피 生豆의 組成이 로스팅 동안에 形成되는 aroma taste 品質을 결정한다.
    그러므로, 특정한 커피로부터 얻어지는 品質에 대한 結論을 導出하고
    이 知識을 커피 프로세싱의 最適化를 위한 知識으로 連結하고자
    커피 生豆 成分들이 상세하게 探究되어졌다
    (Ary and Rao, 2007; Fischer et al., 2001; Nunes and Coimbra, 2001; Redgwell et al., 2002). 

  • 로스팅 (焙煎)은 
    乾燥 段階 (drying phase (100℃ 까지, endothermic, 吸熱段階))으로 시작하고
    ⇒ 그 다음에 대부분의 플레이버 成分들이 招來되는 發熱段階(exothermic phase (170-220℃)로 이어지고,
    ⇒ 끝으로 冷却 段階(cooling phase)로 構成되는 
     食品 乾燥 加熱 過程 (dry heating food process)으로 묘사될 수 있다.

  • Table 12.1은 ➡ Arabica와 Robusta 커피의 主要 生豆 成分들을 나타내며(Belitz, et al., 2009),
                            커피 生豆 組成複雜性을 보여주고 있다. 

 

  • 커피 生豆는 주로 ┌ 炭水化物,
                             ├ 窒素含有 化合物들(주로 蛋白質, 트리고넬린, 그리고 카페인),
                              脂質,
                              有機酸들, 그리고
                             └ 로 이루어져 있다. 
  • 거의 모든 生豆 成分들이 ⇒ 플레이버色相潛在的 前驅物質들이거나 그것들의 發現에 관여된다.
    심지어 含水率도 ⇒ 최종적인 커피 品質에 중요한 役割을 할 수 있다 (Baggenstoss et al., 2008b). 
  • 그러나, 이 커피 生豆 成分들의 풀에서, 주요한 플레이버 前驅物質들
                    ⇒ 糖類, 蛋白質, 遊離아미노酸, 트리고넬린, 그리고 클로로제닉酸들이다. 
                    이 前驅物質 部類들이 本 章에서 더욱 상세하게 論議될 것이다.  
  • 비록, Arabica와 Robusta 種들의 全般的인 組成이 매우 類似하지만,
    그들의 相對的 構成比들은 상당히 다르다 (Table 12.1). 
  • Arabica 커피들의 特徵은 
      ⇒ 炭水化物 (즉, sucrose, oligosaccharides, mannans),
          lipids, trigonelline,
    organic acids (malic, citric, quinic), 그리고
          3-feruoyl-quinic acid (3-FQA)의 더 높은 比率이다.
  • Robusta 커피들은, 한편
      ⇒ caffeine, proteins, arabinogalactans, CGA (3-FQA 제외),
          total phosphate, ash (i.e., Ca-salts)을

          더 많이 含有하고 있다. 
  • 이 組成에 있어서의 중요한 差異들은 나중에 보게 되는 바와 같이
                   로스트된 커피 品質들과 特徵들에서의 差異들에 대해 決定的인 것이다. 

 

  2.1  Carbohydrates

 

  • 炭水化物 (carbohydrates)은 
    ⇒ 커피 生豆 無水物 기준의 40-65%를 나타내는데, 
        ┌ 水溶性 炭水化物과 
        └ 非-水溶性 炭水化物로 이뤄져 있다 (Table 12.1). 
  • Arabinose, galactose, glucose, 그리고 mannose의 폴리머들이
    水溶性 炭水化物과 不溶性 部分들 모두를 構成하며,

    이들은 proteins와 CGA와 함께 細胞壁의 構造를 形成한다 (Bradbury and Halliday, 1990). 
  • Cellulose, galactomannan 그리고 arabinogalactan
    生豆 無水物의 약 45% 가량을 차지하는데,

    그들 모두가 複雜한 構造를 나타낸다. 
  • 可溶性 二糖(soluble disaccharide) sucrose가 나머지를 차지하고 있다. 

  • 生豆의 水溶性 部分
    ⇒ 커피 아로마, 테이스트, 그리고 컬러의 形成에 있어서
        가장 중요한 前驅物質 집합인 것으로 보인다
         (DeMaria et al., 1996a; Nunes and Coimbra, 2001). 

    ⇒ 그 前驅物質들은 여러 가지 反應들을 위해 쉽게 이용 가능한데, 
        이는 로스팅 初期 段階에서의 빠른 消費로 나타난다. 
  • 그 水溶性 成分들은 두 가지 部分들로 나누어지는데,
    ⇒ 하나는 high molecular weight (HMW) fraction이고,
    ⇒ 하나는 low molecular weight (LMW) fraction이다 (de Maria et al., 1994). 

  • 水溶性 HMW 多糖類 (polysaccharides)는 주로
    galactomannans와 
    arabinogalactans가 대표적인데, 
        후자의 경우 生豆 無水物의 14-17%를 차지한다
          (Bradbury and Halliday, 1990; De Maria et al., 1994; Illy and Viani, 1995).
  • 生豆의 아라비노갈락탄들
    ⇒ highly branched되어 있고 
    ⇒ proteins와 共有結合하여 arabinogalactan proteins (AGPs)을 形成하고 있다.  
  • 로스팅은 
    ⇒ 중요한 糖 前驅物質(sugar precursors)로 작용하는 
        遊離 아라비노스(free arabinose)를 發生시키는
        主 사슬과 側鎖의 分解(depolymerazation)를 포함하여

        AGPs의 構造 變化를 誘發한다 (Oosterveld et al. 2003; Wei et al., 2012).
    ⇒ 發生된 아라비노스의 主要 部分은
        커피 로스팅 동안에 發生하는 멜라노이딘 形成에 關與된다
        (Bekedam et al., 2008; 2006; Moreira et al., 2012; Nunes et al., 2012). 
  • 아라비노갈락탄 側鎖들의 아라비노스 잔기들은
    ⇒ 酸의 形成 즉 formic acid와 acetic acid의 形成에 중요한 역할을 할 수도 있다 (Ginz et al., 2000). 
  • 아라비노갈락탄의 다른 成分인 free galactose는
    ⇒ 生豆에서만 有意한 量으로 檢出될 수 있었지만 빠르게 分解된다 (Redgwell et al., 2002). 

  • 水溶性 LMW 部分
    free sugars, trigonelline, 그리고 CGA와 같은 중요한 플레이버 前驅物들을 包含하고 있다. 
  • Mono- and disaccharides
    ⇒ 非主要 成分들이지만,
    caramelizationMaillard-type reactions에 의한 아로마 形成에서 필수적인 것들이다. 
  • Sucrose (glucos와 fructose로 構成된 二炭糖)
    ⇒ 生豆에서 가장 풍부하고 중요한 糖이며
    ⇒ 아라비카 커피에서는 C, 8% 그리고 로부스타에서는 약 반 정도의 량(3-6%)이 發見된다.
  • 아라비카 커피의 더 복합적인 아로마와 전반적인 플레이버는
    ⇒ 그것의 더 높은 수쿠로스 水準에 의해 說明된다 (Farah. 2012).
  • 또한 oligosaccharides (stachyose, raffinose)와
            monosaccharides (fructose, glucose, galactose, arabinose)도 生豆에서 미량으로 發見된다.
  • Glucosefructose의 濃度는 ⇒ sucrose의 계속적인 分解로 인하여 로스팅 초기 段階에서 增加한다. 
  • 거의 모든 遊離糖들은
    ⇒ Maillard reactio와 caramelization으로 인하여 소실되며

    ⇒ 물, 二酸化炭素, 色, 아로마, 맛을 賦與한다. 

 

  • 不溶性 部分은 ⇒ 주로 polymeric HMW 成分들로 이뤄져 있다. 
  • 이들 polysaccharides 部分은
    ⇒ 다소 두껍고 빽빽한 커피 細胞壁 덩어리에 위치해 있는데,
    ⇒ 세 가지 폴리머들 즉  ┌ mannans,
                                      ├ hemicellulose, 그리고
                                      └ cellulose로 이뤄져 있다. 
    ⇒ 이들은 로부스타 커피에서 보다 아라비카 커피에서 더 높으며 적어도 質量의 19%를 차지한다. 
  • Galactomannans
    ⇒ 커피 生豆에서 가장 풍부한 polysaccharides이며 적어도 10%를 차지한다. 
    ⇒ 이들은 炭水化物들을 보관하여 곡물의 胚乳들에서 녹말의 役割처럼 
                  성숙한 種子의 에너지 貯藏部를 形成한다.   
    Galactomannans의 構造는 
         mannan backbone을 따라 여러 간격으로
         single unit α-1,6-linked galactosyl side chains를 가진

         β-1,4-linked mannose 分子들의 선형 백본으로 이뤄져 있다
         (Fischer et al., 2001; Liepman et al., 2007). 
  • 그 多糖類의 ⇒ 약 12-24%가 弱焙煎 커피에서 分解되고,
                      ⇒ dark roasting에서는 35-40%가 分解된다. 
      이는 arabinogalactan side chains의 arabinose로의 分解에 의해 說明될 수 있는 반면,
      cellulose와 mannans는 焙煎된 커피에서 거의 不活的 狀態로 남아 있다 (Bradbury, 2001). 
  • 多糖類는 ⇒ 로스팅 동안에 아로마 形成에 특정하게 기여하지 않지만,
                  ⇒ viscosity와 mouth feel과 같이 커피 抽出液의 관련 感覺的 特性들을 賦與한다
                       (Redgwell et al., 2002).
  • 일반적으로, 焙煎 커피成分들의 形成에서 水溶性 部分의 역할은
                      非-水溶性 部分들에 비교하면 훨씬 더 잘 理解된다. 
  • 要約하면, 
    ⭕單糖類 外 二糖 수쿠로스는 熱處理에 매우 脆弱하다.
    ⭕이들은 로스팅 條件 하에서 단 몇 분 내에 상당히 分解된다. 
    ⭕多糖類의 分解(depolymerization)와 플레이버 形成에서의 그것들의 참여는 
         그 構造에 依存한다 :
         arabinogalactans의 branched arabinose가 貢獻할 可能性이 있는,
         뼈대를 構成하는 galactans는 훨씬 덜하며,

         그리고 cellulose와 mannan과 같은
         超分子 構造(supramolecular structure)는 크게 변하지 않고 남는다.  

 

  2.2  Acids

 

  • 生豆에서의 酸 部分은 生豆에 存在하는 (약 8%
             ┌ 揮發性 脂肪族酸 (volatile aliphatic acids),
             ├ 非揮發性 脂肪族酸, 그리고
             └ 페놀酸(phenolic acids)로 構成된다. 
  • 주요한 非揮發性 酸類
    CGA, citric, malic, 그리고 quinic acid이다 (Maier, 1993).
  • 揮發性 酸類
    ⇒ 주로 formic acidacetic acid가 대표적인데 (Viani and Petracco, 2007),
    ⇒ 收穫 後 處理에서 발효 過程에서 由來되기도 할 뿐만 아니라,
        로스팅 동안의 Maillard-type reactions을 통해 生成되기도 한다 (Davidek et al., 2006).

  • 커피는 풍부한 CGA 含有率로 유명한데,
    ⇒ 모든 植物들 중에서 가장 그 濃度가 높은 植物 중 하나이다.
    ⇒ 로부스타 生豆는 아라비카 커피보다 상당히 더 많은 total CGA를 가지고 있다.
    ⇒ 生豆에서의 CGA 레벨은
            로부스타의 경우 8%에서 14.4% dry matter (DM)까지
            아라비카의 경우에는 3.4%-4.8%까지 다양하게 보고되어 왔다 (Ky et al., 2001). 

  • CGA
    ⇒ hydroxycinnamic acids (하이드록시남酸) (caffeic, ferulic, and p-coumaric acids)과
    quinic acid (퀸酸)에 의한 esterification(에스테르化)으로부터 導出되는
        일단의 페놀化合物(phenolic compounds)이다.
    Caffeoyl-quinic acid (CQA)가 total CGA의 약 80%를 차지한다 (Farah, 2012).
    ⇒ 이 5-CQA isomer는 가장 풍부한 CGA인 것으로 發見되었는데, 
        로스팅 동안에 계속해서 分解되며
    ⇒ 그 다음이 4-CQA와 3-CQA이다 (Clifford et al., 2003; Farah et al., 2005).
  • 또한 hydroxycinnamic acids와
            monomer quinic acid의 diesters가 커피 生豆에서 發生한다 (Jaiswal et al., 2012).
  • CGA
    ⇒ 쓴 맛 化合物들의 중요한 前驅物質들이지만,
    ⇒ 그들의 일부들(moieties), quinic acid 그리고 hydroxycinnamic acid로 分解될 수도 있으며,
    ⇒ 이들은 揮發性 페놀 化合物들과 非揮發性 페놀化合物들로 더 分解될 수도 있다
         (Dorfner et al., 2003; Tressl et al., 1976).
  • 2-methoxyphenol (guaiacol),
    4-ethyl-2-methoxyphenol (4-ethyl guaiacol), 그리고
    4-vinyl-2-methoxyphenol (4-vinyl guaiacol)과 같은 guaiacols 부류들로부터의 揮發性 페놀들은
        ⇒ 强焙煎 커피의 전형적인 smoky, woody, 그리고 ashy 特徵들을 提供한다.
  • 로부스타에 더 풍부한 CGAs 덕분에 이들 主效 냄새물질들(impact odorants)이 로부스타에 더 많은 量이 存在한다.  

 

  2.3  Nitrogen (N) Containing Compounds

 

  • N-compounds, 주로 proteins 無水 커피 材料의 약 11-15%를 차지한다.
  • Total protein 含有率은 ⇒ 아라비카와 로부스타 生豆 모두의 경우에 c. 10%이다.
    蛋白質들의 部分은 水溶性 多糖類 arabinogalactan에 連結되어 AGPs를 形成한다. 

  • Free amino acids
    ⇒ 生豆의 겨우 1% 미만을 나타내지만,
         焙煎 커피의 最終 플레이버에 대한 그들의 重要性은 높다.
    ⇒ 그들은 많은 potent odorants를 만들어내는 Maillard 化學反應뿐만 아니라
         Strecker degradation에서의 核心的인 反應 파트너들이다.
    Glutamic acid, aspartic acid, asparagine이 세가지 主要한 free amino acids이다.
  • 그러나, Maillard reaction 동안의 아로마 프로파일을 決定짓는 것은
     ⇒ single amino acids의 分布인 것으로 보인다 (Wong et al., 2008).
  • Proteinspeptides
     ⇒ 더 작은 反應 分子들로 分解될 수 있기 때문에
         아로마 前驅物質로서 作用할 수 있다 (DeMaria et al., 1996b).
  • Free amino acids로스팅 동안에 거의 완전히 分解된다. 
  • 蛋白質과 遊離 아미노酸들 이외에, 커피는 植物에서 아마 가장 잘 알려져 있고 가장 잘 硏究되어진 알카로이드인
     ⇒ 알카로이드 카페인을 含有하고 있다.  

  • 다른 窒素含有 成分으로는 ⇒ trigonelline이 있다. 
    이는 로스팅 동안에 部分的으로 分解되어
        ┌ nicotinic acid와,
        └ pyridinespyrroles와 같은 揮發性 化合物들로 轉換된다 (Viani and Hofman, 1974).  

 

  2.4   Lipids

 

  • 脂質(lipids)은 
      ┌ 아라비카의 경우 15-18%,
      └ 로부스타의 경우 8-12%를 차지한다 (Viani and Petracco, 2007). 
  • 脂質 部分은
      ┌ 콩을 덮고 있는 커피 왁스(coffee wax)
      └ 트리글리세라이드(中性脂肪, triglycerides)로 構成된다.
  • 주요한 脂肪酸들 (fatty acids)
      ┌ Linoleic acid (40-45%)과
      └ palmitic acid (25-35%)가 있다.
  • 또한,
       ┌ 유리상태와 에스테르化된 形態(esterified form)의 디터펜類(diterpenes) (cafestol, kahweol)과
       └ 스테롤들(sterols)이 total lipid fraction의 一部이다. 
  • 로스팅 동안에, 脂質들은
       ⇒ 熱分解를 통하여 알데히드들(aldehydes)을 形成할 수 있는데,
        ⇒ 이들은 다른 커피 成分들과 더 反應할 수 있다 (Belitz et al., 2009).  

 

  3.1  Flavor Analysis

 

  • 分子 플레이버 科學은
        ⇒ 消費者 快樂 反應(hedonic responses)을 最適化하기 위하여
             知識을 사용하여
             한 주어진 製品 또는 매트릭스에 대한 플레이버 化合物의 影響,
             그것들의 發生과 人間 認知의 影響에 대한 理解를 目的으로 하고 있다. 
  • 플레이버는 2개의 구분되는 感覺樣相들(sensory modalities)로 構成된다. 즉
     ⇒ 嗅覺的으로 知覺되는 揮發性 아로마(volatile aroma)와 
     ⇒ 口腔에서 知覺되는 非揮發性 맛(nonvolatile taste)으로 構成된다.
  • 두 가지 모두 3次 感覺(trigeminal sensation) (e.g., cooling, hot, and tingling)과 함께 모두 重要하다.  
  • 우리는 感覺的으로 관련된 化合物들에 포커스를 가지고 分析的 考慮들에 먼저 집중할 것이다. 

  • 커피 플레이버는 
    1000가지 이상揮發性 化合物 및 非揮發性 化合物들로 構成되기 때문에,
        精巧한 分析的 어푸로치는
        초점을 두어야 할 관련 化合物들의 數를 좁혀나가기 위해서는
        感覺的 評價들과 器具的 評價들의 結合이 必要하다. 
    ⇒ 커피 플레이버의 複雜性은
        達成해야 하는 어떤 주어진 課題에 있어서
        가장 적합한 方法論을 데이터 處理와 分子的 解析과 결합하여
        선택하는 고도의 分析的 專門知識을 必要로 한다 (Kerler and Poisson, 2011). 
  • Impact odorants와
    taste-active molecules(맛 活性 分子들)에 관한 상세한 知識은

    coffee value chain에서 processing conditions를 커피 生豆 組成으로 連結하게 해주어야 한다.
  • 커피에서 특히, 아로마가
    ⇒ soluble coffee와 brewed coffee, Americano와 espresso, Arabica와 Robusta,
        브라질 커피와 콜롬비아 커피를 구별 짓는 核心 品質 파라미터인 것으로 보인다.  

 

  • 커피 아로마의 特徵 分析은 ⇒ 많은 중요한 냄새물질들이 단지 미량으로만 존재하거나 혹은
                                               反應的이거나 不安定的이므로 도전적인 과업이다.
  • 커피 플레이버 해독에 있어서의 중요한 발전이
    ⇒ 感覺-指向的 化學 分析의 精巧한 方法들의 使用, 즉
        overall flavor에 실제로 중요한
        아로마-活性 化合物 및 테이스트-活性 化合物 識別에서의
        官能的 方法(e.g., sniffing과 tasting)의 사용에 의해 이룩되어져 왔다
        (Blank et al., 1992; Ottinger et al., 2001).
  • 가스 크로마토그래피의 사용
    – olfactometry와 odor activity 계산 즉,
    냄새 識閾에 대한 濃度의 比 (ratio of concentration to odor threshold)
          (Blank, 2002; Grosch, 2001b)가

    다소 제한된 수의 아로마-관련 揮發物質들(냄새물질들)을 파악하는데 필수적이었다.  
  • 이런 소위 sensomics 槪念
    맛-관련 成分들의 特徵分析에서도 성공적으로 실현되어져 왔다 (Frank et al., 2001).
  • 나아가, 分析道具들의 性能 向上이
    ⇒ 크로마토그래픽 側面에서의 成分 分離의 改善과 그리고
        더 높은 敏感度, 그리고 檢出器具
        주로 mass spectrometry (MS)의 選擇性(selectivity) 增大를 가능하게 하여
        중요한 돌파구가 되어왔다. 
  • 이런 Sensomics approach의 일반적인 순서는 ➡ Fig. 12.1에 나와 있다.

 

 

 

  3.2  Aroma Composition

 

  • 대부분의 아로마 硏究는 焙煎커피에 관하여 또는 관련 飮料에 관하여 遂行되어져 왔다. 
    그러나 커피 生豆의 揮發性 物質 組成도 잘 硏究된 바 있다 
    ⇒ (Cantergiani et al., 2001; Spadone et al., 1990).
  • 커피 生豆
    아로마는 = hay-like 그리고 pea-like처럼 描寫되고 (Gretsch et al., 1999)
    은 = sweet, astringent한 것으로 描寫되는데 (Viani and Petracco, 2007),
        이는 로스팅 후 産物과는 너무 다르다. 
  • 커피 生豆 아로마에 관한 硏究들은
    ⇒ 주로 로스팅 이전의 off-flavors를 識別하고
    ⇒ 그 로스팅 된 結果物의 品質을 豫測하고자 한다 (Cantergiani et a;., 2001; Spadone et al., 1990).
  • 커피 生豆
    ⇒ 焙煎 커피에 비하여 훨씬 더 낮은 濃度들로
        약 300가지의 揮發物質들을 含有하고 있다.
    ⇒ 그 化合物들 중 어떤 것들은
        로스팅에 의해 影響을 받지 않고 焙煎된 커피에서 변하지 않고 發見될 수 있는 반면 
          (e.g., 生豆에서 酵素的으로 形成된 3-isobutyl-2-methoxyypyrazine).
    ⇒ 어떤 다른 것들의 含有率은
        로스팅 동안에 蒸發(e.g., ethyl-3-methybutyrate) 또는 分解에 의해 減少한다.
  • Methoxy pyrazines와 esters 이외에도, 
    linalool, 脂肪 分解産物들, 그리고 生物學的으로 派生되는 알코올, 알데히드들, 그리고 有機酸들을 包含하여
    추가적인 아로마-活性的 化合物들이 存在한다
       (Cantergiani et al., 2001; Holscher and Steinhart, 1994). 

 

  • 그러나, 特徵的인 커피 아로마와 테이스트는
    ⇒ 로스팅 동안의 복잡한 네트워크의 物理的 化學的 變化들로서만 發生한다.
    ⇒ 硏究者들은 焙煎 커피가 좋은 냄새가 나도록 하는 것을 오랫동안 探究해왔고,
    그 동안에 焙煎 커피에서 識別된 揮發性 化合物들의 數는 1000개가 넘는다 (Nijssen, 1996).
  • 揮發性 物質 部分의 複合的인 混合物과 밸런스는
    ⇒ 전체 焙煎 커피 무게의 약 0.1%만을 構成하며,
    ⇒ 單一 成分들은 parts per trillion (ppt) levels에서부터
                             더 높은 part per million (ppm) levels까지 이르며,

        이들이 가장 풍부하고 가장 複合的인 플레이버 含有率을 가진 飮料의 하나로 만든다
          (Hertz Schünemann et al., 2013).
  • 그러면서, 品質, 强度, 또는 食品의 全般的인 냄새 印象을 定義하는 것은
    ⇒ 成分의 數가 아니라는 것이 널리 받아들여지고 있다.
    ⇒ 사실 겨우 25-30가지 key odorants의 경우에서만이
         커피의 전체 아로마에 대한 貢獻이 證明되어져 왔다. 

         (Blank et al., 1992; Grosch, 1998, 2001al Kerler and Poisson, 2011).
    ⇒ 흥미롭게도, 비록 수백 가지의 揮發性 物質들이 識別되었지만,
         roasted beef (Cerny and Grosch, 1992),
         red wine (Frank et al., 2011), 또는
         chocolate (Schnermann and schieberle, 1997)같이 硏究되는 대부분의 食品들에서
         약 40가지의 impact odorants가 發見되었다. 
  • 아로마-임팩트 化合物들
    thiols, sulfides, aldehydes, pyrazines, dicarbonyls, phenols,
        그리고 furanones의 部類들에 속한다.
  • Table 12.2는 ➡ 여러 硏究者들에 의해 評價된
                             焙煎커피들에서의 key odorants에 대한 槪要를 提供한다.
                             (Blank et al., 1992; Schenker et al., 2002;
                              Semmelroch and Grosch, 1996; Kerler and Poisson, 2011). 

 

 

  3.3  Taste Composition

 

  • 로스팅은 ⇒ 커피에서 쓴맛(Bitter taste)를 生成한다. 
    커피 生豆들에 存在하는 CGA의 化學物質들이 로스팅 동안에 강하게 分解된다. 
  • 강렬한 쓴맛 化合物들
    sensory-guided fractionation, 精巧한 分析技法들, 그리고
    CGAs를 이용한 모델 로스팅實驗들(Franks et al, 2006)에 기초한 焙煎 커피 抽出液에서 보고되어져 왔다. 

  • CGA lactones (Fig. 12.2)가
    ⇒ 커피의 강렬한 쓴맛 物質로 發見된 바 있다.
    ⇒ 그들의 化學構造에 따라, 쓴맛 식역 濃度들은 9.8에서 180 μmol/L (water)까지 이른다.
    ⇒ 저자들은 개별 쓴맛 化合物들에 대한 DoT factors의 정량화화 결정에 기초하여
        디카페인 커피 음료의 쓴맛의 대략 80%를 이들 10가지 quinides 탓으로 돌렸다. 

  • CQA lactones의 分解산물들인 phenylindanes
    ⇒ 추가적인 쓴맛을 내는 化合物들로 보고되었다 (Frank et al., 2007) (Fig. 12.2).
    ⇒ 즉┌ 1,3-bis(3’4’-dihydroxyphenyl) butane, 
           ├ trans-1-3-bis(3’,4’-dihydroxyphenyl)-1-butane, 그리고
           └ 8가지의 multiple hydroxylated phenylindanes
    ⇒ 이들은 dark roast coffee에서의
                   오래가는 거친 쓴맛(a lingering harsh bitterness taste)에 연관되어졌다.

 

 

  • 커피 抽出液에서 識別된 몇 가지 쓴 化合物들은
        ⇒ 23과 178 μmol/L (water)에 이르는 다소 낮은 認識 識閾 濃度들을 나타냈다.
  • 일반적으로 知覺되는 쓴맛은 ⇒ 焙煎度가 높을수록 증가한다.
  • 비록 生豆에 존재하는 카페인이
       ⇒ 강한 쓴 맛을 가지지만,
       ⇒ 커피에서의 感覺-知覺된 쓴맛에 약 10-20% 정도만 貢獻한다.
        ⇒ 그것의 濃度는 로스팅 동안에 변하지 않는다.
  • 추가적으로, 遊離 아미노酸類의 凝縮 産物diketopiperazines (DKPs)
       ⇒ 커피 쓴맛에서 役割한다
       ⇒ 그 濃度는 로스팅 동안에 변하지 않는다. 
     
  • 일반적으로 그 지각되는 bitterness는 焙煎度에 따라 增加한다.
      ⇒ 맛 識閾(μmol/L water)은
              30-200 (CQAs), 
              30-150 (phenylindanes), 
              50-800 (benzene diols), 
              190-400 (DKPs) 그리고 
              750 (caffeine)의 범위에 있다. 

  • Citric acidmalic acid와 같은 aliphatic acids는 
        ⇒ 酸味(acidic taste)에 높게 관련된다 (Balzer, 2001).
        ⇒ 이 酸들은 生豆에도 존재하며, 로스팅 段階 동안에 점차 減少한다.
  • Acetic acidformic acid
        ⇒ 전체 感覺 知覺 애씨더티에 강한 貢獻者들이다.
        ⇒ 그들의 生豆에서의 濃度는 매우 낮지만, 炭水化物 分解에 의해 생성된다.
  • Quinic acid (from CQAs)과 揮發性 酸들의 濃度는
        ⇒ 로스팅 동안에 약간 增加한다.
  • 전반적으로 感覺으로 知覺 可能한 全體 애씨더티는 ⇒ 로스팅 동안에 減少한다.
    弱焙煎 커피들이 强焙煎 커피들보다 컵에서 더 많은 애씨더티를 誘發한다. 

 

 

  • 로스팅 프로세스는 ⇒ 녹색에서 갈색으로의 色相 變化에 더하여 
                                ⇒ 物理的 그리고 化學的 變換들이 일어나기 위해 필요한 적절한 條件들을 提供한다. 
  • 로스팅 초기 段階에서는
        ⇒ 自由水(free water)가 消失되는데,  
        ⇒ dehydration, hydrolysis, enolization, cyclization, cleavage, fragmentation,
            recombination of fragments,
    pyrolysis, polymerization reactions와 같은
            多重의 化學的 프로세스들로 構成되는 乾熱段階(dry heating stage)가 이어진다.  
  • 發熱段階(exothermic phase) (170도 이상)에서
        ⇒ 溫度 上昇과 콩들의 乾燥(drying)로
             前驅物質들로부터 플레이버 生成이 隨伴되는 增加된 壓力 (increased pressure)下에서
             사이즈 擴張(size expansion)이 觀察된다.  

 

 

  4.1  Major Chemical Reactions

 

  • 많은 이런 變化들이 소위 Maillard reaction에 연관되는데, 
        ⇒ 이는 非酵素的 褐變(nonenzymatic browning)이라고 하며,
        ⇒ 로스트된 콩들에게 roasted,
                                       caramel, 
                                       earthy, 
                                       toasted aroma를 부여하는 플레이버 成分과
                                       carbon dioxide (二酸化炭素) 같은 低分子 化合物들의 形成을 誘導한다. 
  • 콩 色相의 變化는 ⇒ 高分子의 有色 멜라노이딘들의 生成 때문이다. 
    나아가, Maillard-type reactions
       ⇒ antioxidative effect와 chemoprevention을 誘導할  수도 있으며
             (Somoza, 2005; Summa et al., 2007; Yilmaz and Toledo, 2005),
        ⇒ acrylamide와 furan과 같은 바람직하지 않은 成分들도 誘導할 수 있다
             (Tamanna and Mahmood, 2015).  

  • Maillard reaction
        ⇒  reducing sugars와
              amino acids (또는 peptides와 proteins)의 amino-carbonyl coupling으로 始作하여
        ⇒ 첫 安定的인 中間物들 즉 Amadori and Heyns products로 再配列되는
             N-substituted glycosylamines (Schiff base)로 이끄는
             複雜한 多段階의 反應들이다.
        ⇒ 이 活性化된 糖 켤레들(공액-共軛)은
             反應性 種類들이며 더 작은 조각들로 쉽게 分解되어
             추가적으로 反應하여 다양한 揮發性 및 非揮發性 反應産物들을 形成할 수 있다
             (Ledl and Schleicher, 1990).

  • 기본적으로 Maillard reaction
        ⇒ aroma, taste, color (melanoidins)로 이끄는
             amino-catalyzed sugar degradation (아미노 觸媒性 糖 分解)이다.
        ⇒ 커피 生豆에서 가장 풍부한 free sugar인 sucrose는
             Maillard-type reactions을 겪기 위해서는
             熱 處理에 의해 glucos와 fructose로 먼저 分解되어야 한다. 
  • Maillard reaction으로부터 결과적으로 나오는 揮發物質들
        ⇒ pyridines,
        ⇒ pyrazines,
        ⇒ dicarbonyls (e.g., diacetyl),
        ⇒ oxazoles,
        ⇒ thiazoles,
        ⇒ pyrroles, 그리고
        ⇒ imidazoles,
        ⇒ enolones (furaneol, maltol, cyclotene), 그리고
        ⇒ 많은 그 외의 것들이다 (Fig. 12.3).
  • Maillard 産物들의 스펙트럼과 結果的으로 焙煎커피의 組成은
         ⇒ 生豆 內의 유리체들(educts)의 組成에 따라 달라질 수 있다.
  • 또한, 플레이버 形成
       ⇒ 介入되는 糖과 아미노酸의 類型,
       ⇒ 反應 溫度,
       ⇒
     時間,

       ⇒ 壓力,
       ⇒
    pH, 그리고
       ⇒ moisture content와 같은 많은
    중요한 파라미터들에 의해 影響 받는다

           (Ho et al., 1993; Ledl and Schleicher, 1990).
  • Acetic acidformic acid
         ⇒ total sensory perceived acidity에 크게 貢獻한다.
         ⇒ 이들은 Maillard reaction과 caramelization의 過程에서
                        炭水化物 前驅物質들로부터
                        로스팅 初期 段階들 동안에 生成된다 (David et al., 2006).
  • 그러나, 로스팅의 最終 段階들 동안에 ⇒ 더 높은 溫度에서 分解되거나 蒸發된다.
  • 비록 짧은 사슬 揮發性 酸들의 濃度가 로스팅 동안에 약간 增加하지만,
          感覺的으로 知覺 可能한 total acidity는 
          로스팅 동안에 減少하며, 따라서 커피 애씨더티에서 制限된 役割을 가리킨다. 

 

  • Strecker degradation
      ⇒ Maillard reaction network의 일부로서 플레이버 形成에 상당히 중요하며
      ⇒ malty (3/2-methylbutanal),
      ⇒ potato (methional), 그리고
      ⇒ honey-like (phenylacetaldehyde) notes를 가지는
      揮發性 알데히드들로 커피 아로마 스펙트럼에 貢獻한다.
  • 기본적으로, 스트레커 分解는
        ⇒ Strecker aldehyde (R-CHO)를 招來하는
            아미노酸의 deamination(脫아미노化)
                             oxidative decarboxylatiion(酸化的 脫카르복실化)이다.
  • 스트레커 分解는 또한
       ⇒ 커피 아로마의 earthy, roasty notes에 貢獻하는
           alkyl pyrazines를 낳는다 (Amrani-Hemaimi et al., 1995) .

       ⇒ Sulfur-containing amino acids (cysteine, methionine)가
           thiols와 sulfides(티올들과 黃化物들)와 反應한다.
  • 이들 중 일부는 다소 낮은 냄새 識閾을 가지고 있어,
                          커피 아로마에 매우 낮은 濃度에서 貢獻하는데,
        ⇒ 3-mercapto-3-methylbutyl formate,
        ⇒ 3-methyl-2-butene-1-thiol,
        ⇒ 2-furfurylthiol, 그리고
        ⇒ methanethiol과 같은 것들이다 (Holscher and Steinhart, 1992; Holscher et al., 1992).
  • Thiols는 sulfides로 酸化될 可能性이 있다.
  • Maillard reaction 때문에,
        ⇒ 로스팅 후에는 遊離아미노酸과 遊離糖들은 단지 미량만 發見될 수 있는 반면, 
        ⇒ crude protein content (粗蛋白質 含有率)와
            대부분의 polysaccharides(多糖類들)은 로스팅 동안에 매우 약간만 變化한다. 

 

  • 추가적으로, 高溫에서의 熱處理는
        ⇒ sugars의 caramelizaion을 誘導하여
        ⇒ caramel와 seasoning notes를 附與한다.
  • 그러나, 아로마 形成은
        ⇒ 反應性 窒素 種類들(e.g., amino acids)의 존재에서 더 낮은 活性化 에너지 때문에
        ⇒ Maillard route에서 더 유리하다.
  • Maillard reaction
    caramelization 두 가지 모두 ⇒ 주요한 갈색 폴리머 形成 徑路이다 (i.e., melanoidins). 

  • CGA는 커피 로스팅 동안에 강하게 分解된다. 
    CGA의 分解는 ⇒ quinic acid와 같은 hydrolysis products와
                          ⇒ ferulic acid와 같은 phenolic acids를 誘導해내는데,
                          ⇒ 이들은 더 分解되어
                               guaiacol
                               4-vinylguaiacol과 같은 중요한 phenolic odorants를 形成한다.
  • 로스팅 9분 후에, ⇒ total CGA의 약 90%(즉, 7% green coffee solids)가 反應했다 (Farah et al., 2005).

  • 焙煎 커피의 bitterness 成分들의 識別과 形成徑路들은 최근에 糾明되었다.
        ⇒ CGA lactones, 즉 CGA의 breakdown products (CQAs)가
            커피 쓴맛에 대한 重要 貢獻者들 중 하나인 것으로 識別되었다.
        ⇒ 또한 hydroxylated phenylindanes
            강렬한 쓴 맛내는 化合物로 보고되었다 (Frank et al., 2007).
        ⇒ 그들은 caffeic acid로의 CQA lactones의 breakdown products인데,
            강하게 로스팅 된 에스프레소 타입 커피의 쓴맛을 聯想시키는
            harsh bitterness의 生成에 있어서의 核心 中間物質이다.
  • 이 쓴 成分들의 構造들은
        ⇒ 그들이 로스팅 동안에 caffeic acid moieties로부터 發散되는
        ⇒ 4-vinylcatechol의 oligomerization에 의해 生成된다는 강한 證據를 보여준다. 

  • Lipid oxidation of unsaturated fatty acids (不飽和脂肪酸의 脂質 酸化)
    ⇒ hexanal, nonenal, other enals, 그리고 dienals와 같은
        고도로 강력한 알데히드들을 만든다.

    ⇒ 그러나, 그것들은 커피 아로마의 核心 化合物에 속하지 않는다
  • 알데히드들은 ⇒ cyclization을 통하여 또는 다른 커피 成分들과 反應한다 (Belitz et al., 2009).
  • Hexanal은 ⇒ 여러 食品들에서 脂肪 酸化의 적절한 指標를 대표한다 (Sanches-Silva et al., 2004).
                     ⇒ 또한 hexanal은 다른 化合物들 중에서
                         커피의 劣化(staling)의 原因이 되는 것으로 되어 있다 (Spadone and Liardon, 1989).
  • 대부분의 重合體 炭水化物들, 脂質, 카페인, 그리고 無機 鹽(inorganic salts)은
        ⇒ 로스팅 프로세스에 살아남는다.
  • 카페인과 같은 알카로이드들
        ⇒ 比較的 安定的이며,
        ⇒ 트리고넬린만이 部分的으로 揮發性 化合物들로 分解된다 (Viani and Horman, 1974). 

 

  4.2  Flavor Generation as Affected by Green Coffee

 

  • 로스팅에 의한 커피 aroma와 taste의 調節(modulation)은
       고도로 實證的인 어프로치로 남아 있으며,
       어떤 로스터는 handcraft라고 하지만, 어떤 이들에게는 다소 art이다. 

       그럼에도 불구하고, 원하는 커피 플레이버 프로파일 生成에 있어서의 生豆 成分 機能에 관한 科學的 基礎는
       커피 로스터들에게 더 높은 品質의 製品 開發에 도움이 될 수 있다. 
  • 이 目的을 위해
          로스팅 프로세스 동안의 前驅物質 變化들에 관한 深層的 mapping 뿐만 아니라,
          生豆 成分들이 機能的인 커피 化合物들로 變換하는 메커니즘에 관한 더 많은 硏究가 필요하다. 
    ┌ 커피 生豆의 독특한 構造的 特性들(i.e., 細胞間 空間이 없이 두꺼운 細胞壁),
    ├ 존재하는 많은 수의 前驅物質 化合物들,
    └ 高溫에서의 로스팅 동안에 엄청난 物理的 變化들(i.e., 構造 變化, 內部 壓力 形成, 콩 부피 增加)이
       ⇒ 커피 로스팅을 硏究하기 매우 복잡한 프로세스로 만든다. 
    硏究者들은 機能的 分子들의 形成에 대한 여러 前驅物質들 또는 前驅物質 그룹들의 役割을 評價하기 위해
        ⇒  다양한 전략들을 적용했다. 
  • 로스팅 化學은 
        ⇒ 모델 反應들에 의해 追跡되어 질 수 있고, 
        ⇒ 形成되는 反應産物들의 量과 複雜性을 줄이기 위해
        ⇒ 前驅物質 分子들의 混合物들을 로스팅 프로세스 동안의 溫度와 비슷한 溫度로 加熱하여 遂行될 수도 있다. 
  • 특히, 乾熱 條件(dry heating conditions)에서
        ⇒ 모델 시스템 내의 thiols, diketones, pyrazines와 같은
             Maillard-derived aroma compounds의 生成에 관한 硏究에
             각별한 重点이 두어져왔다
              (Amrani-Hemaimi et al., 1995; Grosch, 1999; Hofmann and Schieberle, 1997, 1998;
                Tressl et al., 1993; Yaylayan and Keyhani, 1999). 
  • 그러나, Maillard-based flavor compound의 形成에 관한 대부분의 硏究들은
        ⇒ 단순한 sugar and amino acid systems로 遂行되며,
        ⇒ sugar-protein 또는 sugar-peptide mixtures로 이뤄지는 경우는 거의 없다. 
  • 제한된 수의 推定 前驅物質들(putative precursors)의 混合物들을 加熱하는 것은
        ⇒ 다른 成分들을 고려하지도 않을 것이며 커피 生豆 內의 가능한 相互作用들도 고려하지 않을 것이다. 
  • 더 포괄적인 그림이 특정 커피 플랙션들의 分離와 실제 로스팅 條件들 하에서의 後續的인 熱處理를 提供한다. 

 

  • 이 어푸로치는 水溶性 部分들의 役割을 硏究하는데 사용된 바 있었다 (De Maria et al., 1994; 1996a).
  • LMW 플랙션 (主要 前驅物質들은 sucrose, trigonelline, 그리고 CGA)
    로스팅 동안에 많은 量의
        pyrroles, furans, pyridine, cyclic enlones, acetic acid, furfural, phenols,

        그리고 2-furfurylalcohol을 發生시키면서
        훨씬 더 풍부한 프로파일을 나타냈다.
  • HMW 플랙션은 多樣性과 强度가 덜 했지만,
    earthy, roasty, 그리고 nutty 캐릭터를 가진 alkyl pyrazines에 의해
        높은 아로마 活性度를 나타냈다.
  • 나머지 insoluble part는
    protein-bound amino acids를 통한
    추가적인 alkyl pyrazines 形成에서 前驅物質로서 機能을 나타냈다 (De Maria et al., 1996b).  
  • 이 어푸로치는 또한 중요한 커피 냄새물질인 2-furfuylthiol의 形成에 있어서의
                          arabinogalactans과 cysteine의 역할을 밝히는데 사용되었다 (Grosch, 1999).
  • 로스팅 동안의 콩 안에서의 엄청난 物理的 프로세스들은
    플레이버 形成 메커니즘의 均衡에 중요한 影響을 미친다.
  • 生豆 가루와 生豆 조각들의 로스팅은 통콩의 로스팅과는 달랐다는 것이 보인바 있다 (Fischer, 2005).
  • 사실, 커피 콩은 加壓된 反應器로(reactor)로 볼 수 있다. 
  • 그러므로, 모델 시스템들로부터의 결론들은 신중하게 취해져야 하며,
                   複雜한 食品 製品들로 단순하게 外揷될 수 없다.

  • 다른 著者들은 로스팅 條件 下에서 furan의 形成을 硏究할 때 같은 結論에 到達했다 (Limacher et al., 2008).
  • 이처럼 커피 아로마의 形成은 모델 反應 시스템들에 의해 항상 說明될 수 있는 것은 아닌데,
    ⇒ 커피 로스팅 동안의 極端的인 反應條件들이 다른 反應徑路들을 誘導할 수 있기 때문이다.
    ⇒ 따라서, 실제 條件들 하에서의 커피 로스팅 동안의 
        核心 아로마 化合物들의 形成에 대한 前驅物質들의 重要性을 硏究하기 위해서는,
        커피 콩 자체가 反應 用器로서 사용될 수 있다 (Milo et al., 2001). 
  • 이런 소위 in-bean experiments에서는, 
    ⇒ 커피 生豆들이 물로 抽出되며(water extracted),
    ⇒ 그 결과로 나온 콩 조각들(bean shells)과 生豆 抽出物(extract)이
        冷凍 乾燥된다(freeze-dried) (Fig. 12.4). 

    ⇒ 특정 前驅物質들의 影響은 生豆 콩들을 스파이킹(spiking)하거나 
        추출된 生豆 콩들을 선택적으로 再構成(reconstituting)함으로써 推定될 수 있다. 
    ⇒ 生豆의 스파이킹과 소거된 生豆 콩 내 前驅物質들의 再包含(reincorporation)이 
        前驅物質 化合物들을 含有한 水溶液에 그 콩들을 담금으로써 遂行된다. 
  • 이런 시스템들로부터 얻어지는 結果들은 有望하다; 
    ⇒ 예를 들어, exhausted beans가 로스트된 때 有意하게 增加했기 때문에
        물로 추출할 수 없는(water nonextractable) 生豆 플랙션들의
        2-furfurylthiol 生成 前驅物質 源泉으로서의 役割을 糾明하는 것을 가능하게 했다 (Milo et al., 2001). 
    ⇒ 또한 生豆 통콩들의 물 抽出은 로스팅 후에 2- and 3-methylbutanal, α-diketones, 그리고 guaiacols와 같은
        核心 成分들이 강하게 減少된 量의 커피를 招來하였다. 
    ⇒ 이는 free amino acids와 CGAs의 除去 結果일 可能性이 있다. 
  • 다른  냄새물질들 (e.g., alkyl pyrazines, dicarbonyls)의 形成이,
    isotopically labeled precursors의 혼합(incorporation)을 포함하여 Poisson et al. (2009)에 의해
    biomimetric in-bean 實驗들에서 硏究되었다.
  • In-bean approach
    ⇒ 커피 멜라노이딘 形成의 메커니즘 硏究 (Nunes et al. 2012)에 그리고
    ⇒ raw coffee beans 내의 티올 結合의 性格(nature of thiol binding)을 探究하는데
        성공적으로 적용된 바 있다 (Müller and Hofmann, 2005; Müller et al., 2006). 
  • CGA 뿐만 아니라 caffeic acid와 quinic acid와 같은 결과로 招來된 熱分解産物들이 
    ⇒ 低分子 티올-結合 사이트들의 중요한 前驅物質들로 識別되었는데,
    ⇒ 이들은 빠른 돌이킬 수 없는 結合을 招來하며, 
        따라서 커피 음료의 핵심 냄새물질인 2-furfurylthiol의 減少를 招來한다.
  • 실제 食品 매트릭스 條件 하에서의 
            ⇒ omission (除去),
            ⇒ spiking (混入), 그리고
            ⇒ mechanistic experiments의 組合 (Fig. 12.4)이
            Maillard-type reactions와 形成 메커니즘에 대한
            추가적이고 더 정확한 통찰들을 제공하는데 매우 有用하다.
  • 여러 硏究들의 結果들은  
    ⇒ 生豆에 存在하는 前驅物質들과 다른 공통 반응제들 (coreaction agents)의 多樣性 때문에,
        경합하는 그리고 심지어 완전히 다른 徑路들이 플레이버 化合物들의 形成에서 發生한다는 것을
        明確하게 가리키고 있다. 

 

 

 

 

 

로스트된 커피의 플레이버
     (1) 生豆 成分들 그리고
     (2) 로스팅 作業이 施行되는 方法依存한다

일반적으로,
前驅物質 組成 어떤 플레이버 化合物들이 形成되는지를 決定하는 반면,
物理的 파라미터들은 ⇒ 주로 形成 키네틱들에 影響을 미친다 (Boekel, 2006).

 

  5.1  Flavor Profile and Roast Degree

 

  • 커피 生豆의 品質은 
       ⇒ 로스팅 프로세스 동안에 展開되는 아로마와 테이스트의 主要 決定要因이며,
       ⇒ 정의된 焙煎度에서의 스냅샷(snapshot)이다.
  • 그러나, 文獻에서 “適正 焙煎度”와 같은 표현들이 자주 사용되고 있지만,
                             roasting degree에 대한 간결한 定義는 없다.
  • 適正 焙煎度
        ⇒ 生豆 原産地, 의도하는 抽出 方法, 그리고 개인적인 테이스트 選好의 函數라는 것은 분명해 보인다.
  • 로스트된 커피의 品質을 重量 損失 및 로스트 色相에 의해서는 特徵짓는 것은 충분하지 않다는 것이 널리 인정되어지고 있는데, 이 屬性들은 개별적으로 얻어진 아로마 프로파일들에 관한 말을 해주지 않기 때문이다. 
  • 熟練된 커피 로스터는
      ┌ light roasts의 sweet, fruity, floral, bread, nutty 캐릭터에서부터 아로마가 發達하며
      ├ medium roast에서의 더 複雜한 아로마 프로파일들을 거친다는 것을 알고 있다.
      └ 더 강한 焙煎度들은 cocoa, spicy, phenolic, ashy, pungent, 그리고 dark roast flavors에 의해
          特徵지어진다.
  • 쓴 맛 로스팅 동안에 增加하는 반면,
    애씨더티 로스팅 初期 段階들 동안에 減少한다 (Fig. 12.5). 

 

 

  • 이 感覺的 知覺은 로스팅 過程을 거쳐 아로마와 테이스트 成分들에 대한 센서리 分析 및 道具的 分析으로 立證된다. 
        ⇒ 이는 매번 새로운 아로마/테이스트 프로파일이 나온다는 意味이다.
  • 그러나, 知覺되는 아로마는 optimum을 거치는데,
        ⇒ 즉, over-roasting은 아로마와 전체 플레이버(body)를 차지하는
                                           unbalanced burnt, harsh off-notes를 招來할 것이라는 의미이다.
  • 일반적으로 센서리 知覺 可能한 total acidity는 로스팅 동안에 減少하는 반면 
                                                     bitterness는 꾸준히 增加한다.
    비슷하게, 色相 發達도 light brown [color test number (CTN) 150]에서부터
                                     거의 black (CTN 50)까지 증가한다. 
  • Table 12.3
    커피 콩의 주요 成分들을 고려하여 生豆와 焙煎豆의 組成을 비교하며
    生豆의 어떤 化合物들이 로스팅 동안에 특히 分解되는지를 가리킨다.
  • Sucrose와 free amino acids는 卽刻 利用可能하며 고도로 反應的이다.
        ⇒ 이들의 높은 反應性은 
             free functional amino group의 存在와 
             sucrose의 reducing sugars로의 빠른 熱的 加水分解(thermal hydrolysis)에 의해 說明된다.
  • Arabinose branches와 CGA는 더 뒤의 段階에서 分解된다.
        ⇒ 이 遲延되는 反應性(reactivity)은
             反應 機能들을 풀어주는 脫重合化(depolymerization) 또는 加水分解(hydrolysis)를 위해서는 
             추가적인 에너지가 더 필요하다는 것에 의해 說明될 수 있다.
  • 다른 重合體 炭水化物들(i.e., galactans, mannans, 그리고 cellulose) 또는
    結合아미노酸들(bound amino acids)는
        ⇒ 加水分解나 脫重合化가 덜 쉽고, 따라서
        ⇒ 로스팅의 더 뒷段階들에서 Maillard reaction에 貢獻한다 (Arya and Rao, 2007). 

 

 

  • Excessive roasting (CTN<50)은 
        ⇒ 일반적으로 diketones, furfurals, 또는 4-vinylguaiacol과 같은
             많은 揮發性 物質들의 減少를 招來한다.
  • 이 化合物들은
        ⇒ 로스팅 初期 段階에서 形成되는데,
        ⇒ 주로 free sugar와 amino acids 消費와 竝行하며,
        ⇒ medium 焙煎度에서 最大가 된다.
  • 예를 들어,
  • fruity하고 blackcurrant 냄새가 나는 황 냄새물질
       3-mercapto-3-methylbutyl formate

        ⇒  强焙煎 커피에서는 완전히 사라질 수 있다. 
  • 커피의 earthy, roasty, nutty  캐릭터의 原因인
       Alkyl pyrazines (e.g., 2-ethyl-3,5-dimenthylpyrazine)도

        ⇒ 初期 段階에서 잘 生成되지만,
             最終 段階까지 거의 일정하게 레벨이 維持된다.
  • 반대로, 2-furfurylthiol,
                트리고넬린 分解産物 pyridine, 그리고
                N-methylpyrrole, 뿐만 아니라
                dimethyl trisulfide
        ⇒ 로스팅 時間에 따라 繼續 增加하는 것으로 나타났다 (Baggenstoss et al., 2008a).
  • 이 모든 分子 變化들은 感覺的 特徵들에 대한 그들의 影響을 가진다.
        ⇒ Sweet와 earthy notes를 커버하면서 로스팅의 더 나중 段階들에서 形成되는 냄새물질들에 의한
            masking effect가 Gretsch et al,(1999)에 의해서 說明된 바 있고,
        ⇒ 로스팅 始作 時点에 나타나는 fruity, floral notes는
             roasty와 burnt notes로 代替된다 (Schenker, 2000).   

 

  5.2  Time-Temperature Profile

 

  • 앞서 논의한 바와 같이, 특정한 플레이버 프로파일에 到達하기 위해서는
    로스팅 時間과 溫度의 정밀한 統制가 필요하다.
  • 플레이버 化合物들의 生成은
        時間(duration)과 
        到達되는 최종 콩 溫度(final bean temperature)에 依存한다 (Hsuchke, 2007).
    두 파라미터들은 roasting curve, 즉 time-temperature (t-T) profile의 slope로 構成된다.
  • 동일한 원재료와 동일한 로스터에 기초하여, 동일한 焙煎度로의 커피 로스팅은
    time-temperature 로스팅 條件들에 따라 다른 플레이버 프로파일들을 招來한다 (Schenker et al., 2002).

  • Short-time roasting at high temperature
        ⇒ long time roasting at lower temperature에 비교할 때
        ⇒  物理的 特性들과 아로마 形成의 키네틱들에서
              상당한 差異를 낳는다는 것이 보인바 있다 (Baggenstoss et al., 2008a; Glöss et al., 2014).
  • Fast roasting
        ⇒ more soluble solids를 낳는 반면,
        ⇒ less degradation of CGA와
            lower loss of volatiles를 誘發한다 (Nagaraju et al., 1997).
        ⇒ 이는 roasty, buttery  diketones와 그리고 furfurals의 더 높은 量들이 두드러지고,
             훨씬 더 낮은 濃度의 phenols가 形成되어
             burnt하고 smoky한 플레이버를 덜 誘導한다.
  • 한편, fast roasted coffee는
        ⇒ 콩 內部에서 表面으로의 오일 이동이 더 많아져
        ⇒ lipid oxidation에 의한 影響을 더 많이 받을 것으로 假定된다 (Schenker et al., 2000).  
  • 로스터 技術들의 差異가 아로마 組成에 미치는 影響은 理解하기가 덜 쉽다.
    두 로스터들 (實驗室 規模의 fluidizing-bed roaster와 傳統的인 drum roaster)에 적용된
    어떤 類似한 溫度 프로파일이
        ⇒ 평가 커피에서의 類似한 物理的 特性들과 아로마 形成을 招來하였다 (Baggenstoss et al., 2008a). 

 

  5.3  Precursor Composition Robusta Versus Arabica

 

  • 아라비카와 로부스타 커피의 로스팅 동안의 아로마 形成에 대한 評價는 매우 비슷하지만, 
    두 커피 品種들 간의 濃度 差異들이 最終的인 感覺的 特徵에 중요하다 (Holscher and Steinhart, 1992).
     🌱 아라비카 커피 生豆는 더 많은 oligosaccharides, lipids, trigonelline, organic acids를 含有하고 있다.
     🌱 한편 로부스타는 caffeine과 CGA가 有意하게 더 풍부하며,
                                 아라비카보다 더 많은 량의 free amino acids를 보인다. (see also Table 12.3).
  • 아라비카 生豆의 약간 더 낮은 량의 前驅物質 isoleucine와 leucine
        ⇒ 로부스타 焙煎豆에 비해 아라비카 焙煎豆에서
             해당 Strecker aldehydes (i.e., 2-methylbutanal 그리고 3-methylbutanal)의
             최종 량이 더 낮게 한다.

        ⇒ 따라서, 로부스타 生豆 내의 더 높은 量의 amino acids는
             earthy, roasty, nutty 냄새가 나는 pyrazines의 더 높은 最終量을 招來한다.
  • CGA degradation으로부터 나오는 높은 수준의 phenols와 함께 로부스타 커피
        ⇒ 그들의 전형적인 smoky, earthy, roasty, 그리고 phenolic한 아로마 프로파일을 나타낸다.
        ⇒ Tryptophan, 로부스타 生豆에 강하게 존재하는 아미노酸인 이 트립프토판은
             더 높은 最終量의 undesirable, animalic 냄새가 나는 3-methylindol (skatole)을 招來하는데,
             이는 아라비카 커피에는 거의 存在하지 않는 것이다.
  • 焙煎된 아라비카 커피에서의
        ⇒ 더 높은 수준의 diketones, furfurals, 그리고 cyclic enolones (i.e., furaneol)은
        ⇒ 초기 生豆에서의 더 높은 sucrose 豊富性의 結果이다. 
  • 흥미롭게도, 아로마 形成 키네틱에서의 變動性(差異)가 
        ⇒ 아라비카와 로부스타 커피 간에서는 發見되지 않지만,
        ⇒ Colombia, Guatemala, 그리고 Ethiopia産 아라비카 커피들에 대해서는
            최근에 커피 種들 내의 差異가 보고되었다 (Gloss et al., 2014).
  • 동일한 로스팅 條件 하에서 다른 原産地 커피의 다른 행태를 설명하는 한 가지 方法은
        ⇒  物理的 構造들에서의 個別 差異들이 될 수 있을지도 모른다. 

 

  5.4  The Effect of Moisture

 

  • Initial moisture content는 또 다른 중요한 파라미터를 나타내는데, 
          특히 弱焙煎 커피에 대해 影響을 미치지만,
          强焙煎 커피에서는 대부분의 아로마에서의 差異들이 낮아진다 (Baggenstoss et al., 2008b).
  • 커피 로스팅에서 moisture의 效果는 본서의 제11章에서 이미 논의된 바 있다.
  • 커피 生豆의 Steam treatment는
        ⇒ 로부스타 커피들의 플레이버 品質을 向上시키는 한 方法이 된다 (Becker et al., 1989; Darboven, 1995). 
        ⇒ 스팀 처리된 生豆는 그렇지 않은 커피보다
             sweeter, more acidic, less bitter하게 되어, 로부스타 特徵을 상당히 낮춘다 (Theurillat et al., 2006).
  • Water treatment with saturated steam at elevated pressure는
        ⇒ 前驅物質 組成에서의 약간의 變化들을, 주로 sugars와 amino acids에 대해 變化를 誘發하고, 
        ⇒ 色相 形成에 影響을 미치며,
        ⇒ 바람직하지 못한 物質들(e.g., catechol, pyrogallol, and hydroquinone, pyrazine, volatile phenols)의
             形成을 줄여준다. (Becker et al., 1989; Darboven, 1995).
  • 이 變化들은
        ⇒ free amino acids(Steinhart and Lugar, 1995) 또는 CGAs (Milo et al., 2001)와 같은
             水溶性 物質들의 部分的 抽出과 除去, 또는
        ⇒ sucrose의 fructose와 glucose로의 部分的 加水分解(partial hydrolysis) (Steinhart and Luger, 1995)를
            招來하는 前驅物質의 동원(mobilization)에 의해 說明될 수 있다.
        ⇒ 減少된 feruloylquinic acids는 4-vinylguaiacol의 더 낮은 生成을 招來한다 ;
             free amino acids의 抽出은 焙煎 커피에서의 alkyl pyrazines의 量을 낮춘다.  
  • Steam-treated 커피는
        ⇒ 目標 色相에 더 빠르게 到達하며, 따라서
        ⇒ 동일한 焙煎度를 위한 로스팅 타임은 더 짧다 (Theurillat et al., 2006).    
  • 실제로 monsooned coffee는 유사한 前驅物質 變化를 겪는다.
  • 다습한 경우에 CGAs의 部分的 加水分解와 LMW 成分들의 損失은
        ⇒ 그 結果物의 spicy 캐릭터 增加를 招來한다 (Variyar et al., 2003)
  • 추가적인 로스팅 파라미터로서 air-to-bean ratio가 잘 논의된 바 있다 (Schenker, 2000).
       ⇒ 더 높은 air-to-bean ratio는 더소 덜 complex하고 flat한 플레이버를 招來하는 것으로 보이는데,
           이는 더 높은 공기 흐름들에서 아로마 剝脫의 增加(increased aroma stripping)에 連結되었다. 

 

  • 커피 로스팅 동안의 플레이버 化合物의 發達에 影響을 미치는
    주요한 組成의 變化들과 化學的 프로세스들이 
    아래에 要約되어 있다 :
    ⊙ loss of water ⇒ drying of the bean, low moisture reaction system
    ⊙ release of carbon dioxide ⇒ expansion of the bean
    ⊙ migration of lipids to the bean surface
        ⇒ retaining aroma components generated

    ⊙ loss of sugars (including sucrose)
         ⇒ flavor and color formation (Maillard chemistry and caramelization)

    ⊙ decrease of free amino acids
         ⇒ flavor and color formation (Maillard chemistry and Strecker chemistry)

    ⊙ partial decomposition of polysaccharides (e.g., arabinogalactan) 
         ⇒ release of arabinose which in turn reacts to flavor formation (e.g., Maillard reaction).
    ⊙ partial decomposition of proteins
         ⇒ release of amino acids which in turn reacts to flavor formation (e.g., Maillard reaction).
    ⊙ loss of CGA ⇒ formation of bitter taste and color
    ⊙ decrease of trigonelline
        ⇒ formation of N-containing products (aroma, taste, color)

    ⊙ formation of melanoidins ⇒ color formation
          (polymerization of polysaccharides, proteins, and polyphenols)

    ⊙ partial lipid degradation ⇒ aroma active aldehydes
    ⊙ interaction between intermediate decomposition products

 

  • 그 反應들과 相應하는 形成되는 化合物들에 대한 簡略化 된 槪要가 Table 12.4에 列擧되어져 있다.
  • 이는 특정한 아로마 캐릭터를 가진 커피를 제공하는 커피 로스팅 동안에 生成될 수 있는 플레이버 特質들의 多樣性을 보여준다.
  • 흥미롭게도, 그 프로덕트의 것을 닮은 노트를  끌어내지만 어떤 濃度 範圍 內에서만 그렇게 하는 아로마 化合物은 단 하나만 있다, i.e., 2-furfurylthiol (see also Table 12.2) (Blank, 2015). 높은 濃度들에서는, 그것은 off-note로서 知覺되는 rubbery로 바뀐다.   

 

 

 

 

  • 反復可能하고 持續可能한 品質 供給 및 로스팅 키네틱스에 대한 더 나은 理解의 觀点에서
    로스팅 프로세스에 대한 모니터링은 커피 로스터들뿐만 아니라 科學者들에 의해 오랜 시간 동안 目標이었다.
  • 커피 로스팅 동안의 플레이버 生成은
    매우 力動的인 프로세스이며,
    특히 分子의 複雜性이 增加하면서 많은 反應들이 發生하는 發熱 段階에서는 더욱 그러하다.
  • 그 形成 프로세스에 대한 더 精密한 洞察을 얻는 한 가지 方法이
    플레이버 組成을 時間의 函數로 기술하는 키네틱스 硏究들이다. 

  • 특정한 化學的 化合物들에 대한 評價가 物理的 屬性들 외에도 焙煎度를 모니터하기 위해 제안되어왔다. 
    Free amino acids의 ratios (Nehring and Maier, 1992),
    alkylpyrazines (Hashim and Chaveron, 1995), 또는
    CGA (Illy and Viani, 1995)가 로스팅 過程을 모니터하는데 사용된 바 있었다.
  • 커피 로스팅 가스에서의 volatile organic compounds (VOCs)의 形成에 관한 硏究는
    전통적으로 크로마토그래픽 테크닉들에 의존해왔는데,
    GC-MS가 가장 자주 사용되었고
            (Baggenstoss et al., 2008a, b, 2007; Schenker et al., 2002)

    HPLC-MS (high-performance liquid chromatography-mass spectrometry)도
            사용되었다 (Clifford et al., 2006)
  • 그러나 로스팅 코스 동안의 連續的인 모니터링은
    오프라인 GC-MS 또는 LC-MS 테크닉들로는 어려운데,
         샘플 준비, 被分析物 分離, 그리고 分析이 전형적으로 구분되지 않는다(decoupled). 

  • 앞서 언급된 바와 같이 커피 로스팅은 
    caffeine과 그리고 CQA lactones, phenylindanes, DKP와 같은 化學的 部類에 속하는
        많은 여러 化合物들로 대표되는 bitterness를 招來한다.
  • 센서리 評價들은
    낮은 焙煎度의 mild bitter에서 
         매우 높은 焙煎度의 harsh bitter로의 .... bitterness note의 분명한 變化를 가리킨다 (Fig. 12.6).
    이는 로스팅 프로세스 동안의 쓴맛물질(bitter tastants) 組成에서의 變化들 때문이다.
  • Fig. 12.6에 나타난 바와 같이,
    harsh-bitter 맛을 내는 化合物들(phenylindanes와 DKP)는 계속적으로 形成되는 반면,
    mild bitter note를 가지고 있는 CQA lactones는 CTN 100 부근에서 최대로 分解되는 점을 거친다.
         (CTN은 Neuhaus Neotec, Reinbek, Germany의 표준 샘플에 대해
                      상대적으로 표현된 infrared reflectance에 기초한 Colortest II의 도움으로 결정된
                      Color Test Neuhaus를 나타냄).
  • 실제로 mild bitter notes를 가진 CQA lactones는
      harsh-bitter한 phenylindanes로 변환된다.
    그러므로, 로스팅 프로세스의 後尾 段階를 컨트롤하는 것이 매우 중요하다. 

 

 

  6.1  Real-time Monitoring of Aroma Formation During Roasting

 

  • Online mass spectrometric techniques
    로스팅 프로세스 동안의 플레이버 發達의 빠른 力學을 追跡하기 위해 開發되었다.
  • 특히,
    온라인 化學的 이온化 質量分析技法들(online chemical ionization MS techniques)과

         (e.g., proton-transfer-reaction mass spectrometry, PTR-MS)
         (Yeretzian et al., 2002, 2003)
    온라인 光이온化 質量分析 어프로치들이
        (i.e., photon ionization, resonance-enhanced multiphoton ionization
         time-of-flight mass spectrometry ;
         Dorfner et al., 2003, 2004; Schramm et al., 2009)
    로스트 가스에 대한 온라인 分析에 의한 焙煎度 豫測 目的의 커피 로스팅 實時間 모니터링을 위해 적용되었다.
  • 심지어 하나의 콩에서의 아로마 形成도 硏究된 바 있는데 (Hertz-Schünemann et al., 2013),
    化學的 反應徑路들, 예를 들어, CGA의 分解에 대한 評價를 可能하게 하였다.
  • 著者들은 여러 다른 化學的 化合物들의 細胞壁 透過性(permeability of the cell wall)을 硏究하는데
                   photon-ionization 테크닉들을 사용하였고,
                   커피 블렌드들에서의 아라비카의 相對的 含有率에 대한 빠른 결정을 위한 方法論을 提案하였다.
  • 또한 PTR-MS 테크닉들은
    다른 原産地들(Colombia, Guatemala, Ethiopia, Indonesia) 그리고
        다른 time-temperature profiles에서 VOCs의 形成을 追跡하는데 적용하였는데(Glõss et al., 2014),
    흥미롭게도 관찰 결과,
        原産地 또는 다른 前驅物質 組成들과, 그리고
        다른 原産地 콩들에서의 物理的 側面들에 따라
        온라인 모니터 된 VOCs의 發生 力學(release dynamics)이 달랐음을 發見했고,
    이는 timely shifted start of VOCs formation을 의미하였다. 
  • Wieland et al.(2012)은 
    ⇒ 로스팅 동안 콩들에 의해 헤드스페이스로 發散되는 揮發性 物質들의 濃度를 온라인으로 測定하였다.
    ⇒ 로스팅 챔버로부터 收去된 發生 가스가 實時間 測定을 위해
         고도로 敏感한 PTR time-of-flight (ToF) mass spectrometer로 引入되었다.
    ⇒ 化合物 트레이스들의 time-intensity patterns는 두 가지 典型的인 形成 行態를 確認하였다.
         첫 번째 行態는 로스팅 타임의 後半(second half)에 强한 形成 速度를 보였는데, 
                                 medium 焙煎度에서 intensity peak가 나타났고, 
                                 dark 로스트로 가면서 프로세스의 終末을 향한 빠른 減少를 보였다. 
         두 번째 行態는 total roasting time의 後半 동안에 intensity의 段階的인 連續的 增加를 보였다.
    ⇒ 主成分 分析이 로스팅 프로세스를 따라 焙煎度를 判別하였고 콩 色相을 成功的으로 豫測하였다. 
  • Fischer et al.(2014)
    ⇒ 아라비카와 로부스타 콩들에서 각각의 有機的 플레이버 化合物들의 形成을 비교하기 위해
        유사한 方法論을 사용했다.
    ⇒ 비록 두 種들의 로스트 가스로부터 얻어진
         기본적인 평균적 single photon ionisation-TOFMA spectra가 비슷하게 보였지만,
         더 자세한 데이터 分析을 해본 결과,
         species, degree of roast, 그리고 roasting conditions를 區分할 수 있게 해주었다.
  • 한편,
    Chemosensor array monitoring에 적합한 마커 물질들
        (2-furfurylalcohol과 hydroxy-2-propanone)의
    적용이 제안되었고 (Hofmann et al., 2002),
    ⇒ 焙煎度 評價를 위해 人工神經網 (artificial neutral networks ANNs)에 
         e-nose technique(전자 코 기술)을 結合시키는 것도 제안되었다 (Romani et al., 2012).
         후자는 로스팅 프로세스 自動化의 效果的인 可能性과,
                    最終 커피 콩 品質 特徵分析을 위한 더욱 再現可能한 節次를 마련할 可能性을 나타내는 것일 수 있다.
  • 한 가지 다른 어프로치가 Wei et al.(2012)에 의해 적용되었는데,
    ⇒ 焙煎度를 모니터 하기 위해
        1H and 13C NMR-based comprehensive analysis가 사용되었다.
    ⇒ 이 composition-based holistic method에 기초하여 그들은
        커피 로스팅 프로세스를 컨트롤하고 特徵 分析하기 위해 다른 적합한 化學的 마커들을 提示하였다.  

 

  6.2  Sensomics Heat Maps Illustrating Flavor Formation Kinetics

 

  • 아로마 化合物들의 組成 變化는 
        ⇒ Sensomics heat map에서 描寫될 수 있으며
        ⇒ 이 맵은 데이터의 正規化 後에 濃度의 相對的 變化들을 가리킨다.
  • Fig 12.7드럼 로스터에서 4분 동안 260℃에서 等溫으로 로스트된
                      여러 커피 아로마 化合物들의 正規化된 發展과 分解를 가리킨다.
    Grassy 냄새를 내는 hexanal (O2)이 로스팅의 매우 이른 段階에 이미 존재하며,
         어느 정도는 生豆에서도 존재하고,
         그리고 그 다음에 더 심한 로스팅 條件들 하에서 천천히 分解된다.
    roasty 냄새를 내는 2-furfurthiol (O5)는
        pyridine (O6)과 N-methylpyrrole (O4)과 비슷하게
        약 200초의 로스팅 후에 生成되며,
    반면에 blackcurrant 같은 냄새를 내는 3-mercapto-3-methylbutyl formate (O3)는
        이미 分解되고 있는 중이다.  
    Buttery 냄새를 내는 diketones O7과 O8은
        mild conditions (120s)에서 이미 形成되고 그 다음에는 다시 약간 分解된다.
    Malty 냄새를 내는 Strecker aldehydes O11, O13, O15는
         earthy 냄새를 내는 pyrazines O12와 O14와 비슷하게
         260℃ isotherm roasting 2-3 min에서 形成된다.
    Smoky 냄새를 내는 4-vinylguaiacol (O16)은
        약 70s 후에 形成되고, 
        130s에서 最高點을 지나 다시 약간 分解된다. 

 

 

Fig. 12.8

  • 마찬가지로 bitter-tasting compounds의 組成 變化가 Fig. 12.8에 heat mapped되어 있다.
  • 쓴 맛 前驅物質들
    caffeic acid (T32),
        5-O-caffeoyl quinic acid (T33),
        3-O-caffeoyl quinic acid (T34),
        3-O-caffeoyl quinic acid (T35)가 로스팅의 첫 120-180s 內에 빠르게 分解되어,
    lactones T44, T49-52, 그리고
        esters T39, T42, t45-47과 같은 쓴맛 내는 化合物들로 변환된다.
  • Roasting time이 增加함에 따라 (120-360s)
    추가적인 CGA lactones (T12, T17, T30),
         nicotinic acid 그리고
         N-methyl-nicotinic acid esters (T18-T21)이 形成되며
    360s 후에는 減少한다.
  • 더 심한 로스팅 條件들 하에서는,
    특히 di- and trihydroxybenzens로부터 生成되는
        아로마 凝縮産物들(aromatic condensation products)
        T4, T5, T6, T7, T9, T10과 같은 가장 중요한 쓴 化合物들로서 形成된다.  

 

 

  • 로스팅 동안의 커피 플레이버 形成의 化學은 오랫동안 미스터리였다. 
    이는 주로 커피 바이오 폴리머들이 보통 더 反應性이 큰 실체들로 더 작게 分解되는
    高溫에서 發生하는 아주 많은 가능한 反應들 때문이다. 
  • 오늘날 더 높은 敏感度를 가능케 하는 더욱 精巧한 分析 方法들 덕분에
    많은 핵심 아로마 및 테이스트 化合物들이 識別되었고 그들의 센서리 關聯性도 評價되어오고 있다. 

    그러나, 여전히 많은 것들이 더 發見되어야 한다. 
  • 비록 로스트된 커피의 아로마 化合物들의 미라미스가 解明되어져 왔고,
    전체 아로마에 대한 그들의 影響이 아주 잘 記述되어져 왔지만, 테이스트 次元은 여전히 더 많은 分子的 理解가 必要하다. 
  • 커피 테이스트는 알려진 테이스트-活性 化合物들의 사용에 의해 완전히 再構成될 수 있으며,
    이는 파악되어야 할 追加的인 테스턴트들이 있다는 것을 가리키며,
    특히 bitterness, harshness, acidity에 貢獻하는 테스턴트들이 識別되어야 한다. 
  • 또한, 플레이버 形成,
    즉 precursors로부터 aroma와 taste까지로 이끄는 反應들을 더 잘 이해하기 위해서는 많은 實驗들이 必要하다.
  • Aroma와 taste에 대한 焦點으로, 
    하나의 로스팅 프로파일에서 다른 것으로 轉換 可能하며, 
    生豆의 原材料 變動들에 依存하지 않는 焙煎度에 관한 客觀的인 表現들(objective statements)을 
    提供할 수 있는 아로마 化合物의 前驅物質 分子들의 量을 決定하는 것이 바람직해 보인다.
  • 커피 生豆 組成의 複雜性뿐만 아니라 로스팅 동안 콩의 物理的 變形이 모델 시스템에서는 再現하기 어렵다.
    生豆를 미니 反應爐로 사용하는 in-bean experiments의 어프로치가 더 現實的인 反應 環境이다.
  • Omission, spiking, 그리고 mechanistic experiments의 組合들이 
    Maillard-type reactions과 formation mechanisms에 대한
    더 추가적이고 더 정밀한 洞察들을 提供하는데 매우 유용하다. 
  • 여러 硏究들의 結果들은
    生豆에 存在하는 매우 다양한 前驅物質들과 다른 coreaction agents 덕분에
    경합하는 그리고 심지어는 완전히 다른 徑路들이 플레이버 化合物들의 形成에서 發生할 수 있다는 것을
    분명히 가리키고 있다. 
  • 통제된 條件들 하에서 플레이버 形成 키네틱스에 관한 硏究,
    잠재적으로 real-time 分析 어프로치들을,
    生豆 組成을 로스팅 파라미터들에 의해 影響 받는 플레이버 프로파일들에 관계시키는 플레이버 前驅物質들의 變化에 관한 特徵分析과 결합하는 硏究들이 더 필요하다. 


  • 科學이 커피 로스팅을 둘러싼 미스터리를 理解하는 것을 돕고 있다. 
  • 分子 水準에서 커피 콩에서 發生하는 化學的 變化에 대한 기술은
    오늘날 바리스타의 實證的 知識에 크게 基礎된 로스팅 條件의 調整에 있어 價値가 漸增하고 있다. 
  • 우리는 科學에 대한 더 나은 理解가
    바리스타에게 똑같이 중요하며 “the craft of coffee”에 關聯的이라고 確信한다. 

 

  REFERENCES

 

 

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