커피의 쓴맛 지각에 대한 유전적 소인의 역할

 

Coline Bichlmaier and Dr. Roman Lang in the lab (Photo: G. Olias / Leibniz-LSB@TUM)

New Insights into the Perception of Coffee Taste

Genetic Predisposition Plays a Role

Leibniz Institute for Food Systems Biology at the Technical University of Munich (LSB)
2025. 1. 29.

 

왜 어떤 사람들은 커피 맛이 다른 사람들보다 더 쓰게 느껴질까? 

 

뮌헨 공과대학교 라이프니츠 식품 시스템 생물학 연구소 (the Leibniz Institute for Food Systems Biology at the Technical University of Munich) 연구진은 이 질문에 대한 해답에 한 걸음 더 다가갔다. 로스팅 된 아라비카 커피에서 새로운 쓴맛 화합물군을 발견하고, 이 화합물들이 커피의 쓴맛에 어떤 영향을 미치는지 조사했다. 또한, 개인의 유전적 소인(genetic predisposition) 또한 이러한 로스팅 물질의 쓴맛을 결정하는 데 영향을 미친다는 사실을 최초로 입증했다.

카페인은 오랫동안 쓴맛이 나는 물질로 알려져 왔지만, 디카페인 커피조차도 쓴맛이 난다. 이는 다른 물질들이 로스팅된 커피의 쓴맛에 영향을 미친다는 것을 보여준다. 라이프니츠 연구소 박사과정생인 콜린 비흘마이어(Coline Bichlmaier)는 이렇게 설명한다. "실제로 이전 연구에서는 로스팅 과정에서 생성되어 쓴맛에 기여하는 다양한 화합물군을 확인했습니다. 저는 박사 학위 논문을 통해 이전에 알려지지 않았던 또 다른 종류의 로스팅 물질을 확인하고 철저히 분석했습니다."

그녀의 연구 출발점은 아라비카 커피 콩에 함유된 모잠비오사이드(mozambioside)였다. 모잠비오사이드는 카페인보다 약 10배 더 쓴맛이 강하며, 인체에 존재하는 약 25가지 쓴맛 수용체 중 두 가지, 즉 TAS2R43과 TAS2R46 수용체를 활성화한다. “하지만 저희 연구 결과에 따르면 모잠비오사이드의 농도는 로스팅 과정에서 현저히 감소하여 커피의 쓴맛에 미치는 영향은 미미합니다.”라고 책임 연구원인 로만 랭(Roman Lang)은 말하며, "이를 통해 로스팅 과정에서 생성되는 모잠비오사이드 분해 산물이 쓴맛을 유발하고 커피 맛에 영향을 미칠 수 있는지 여부를 시험해 보게 되었습니다."라고 덧붙였다.

 

조합효과와 유전적 소인이 중요하다

Combination effect and genetic predisposition are important

연구팀이 밝힌 바와 같이, 커피 로스팅 과정에서 모잠비오사이드의 일곱 가지 분해 산물이 생성된다. 이 화합물들은 로스팅 온도와 시간에 따라 로스팅된 커피에서 다양한 농도로 발견되며, 추출 과정에서 거의 전부 음료에 흡수된다.

연구소에 구축된 세포 검사 시스템에서 진행된 연구에 따르면, 이러한 로스팅 물질은 모잠비오사이드와 동일한 쓴맛 수용체 유형을 활성화한다. 모잠비오사이드 로스팅 산물들 중 세 가지는 원래 화합물보다 수용체에 더 강한 영향을 미쳤다. 그러나 연구진은 추출된 커피에서 측정된 이러한 로스팅 산물의 농도가 그 자체로는 뚜렷한 맛을 유발하기에는 너무 낮다는 것을 발견했다. 모잠비오사이드와 로스팅 산물의 조합으로만 11명의 피험자 중 8명이 쓴맛을 느꼈다. 한 명은 쓴맛에 떫은맛을 느꼈고, 두 명은 특별한 맛을 느끼지 못했다.

유전자 검사 결과, 미각 민감도는 피험자의 유전적 소인에 따라 달라지는 것으로 나타났다. 두 명은 TAS2R43 유전자 변이체 두 개 모두에 결함이 있었다. 7명은 수용체 변이체 중 하나는 온전하고 하나는 결함이 있었으며, 두 명만이 유전자 두 개 모두 온전했다.

이 결과는 미래에 어떤 의미를 갖는가?

What do the results mean for the future?

"이 새로운 연구 결과는 로스팅 과정이 커피의 플레이버에 어떻게 영향을 미치는가에 대한 이해를 심화시키고, 조화로운 프레이버 프로파일을 가진 커피 품종 개발의 새로운 가능성을 열어줍니다. 이는 플레이버 연구 뿐만 아니라 건강 연구에도 중요한 이정표입니다."라고 로만 랭은 설명하며, "쓴맛 물질과 그 수용체는 체내에서 추가적인 생리적 기능을 수행하지만, 대부분은 아직 알려지지 않았습니다."라고 덧붙였다. 랭에 따르면, 전 세계 수백만 명이 매일 커피를 마시고 있음에도 불구하고 커피에 함유된 많은 쓴맛 물질이 어떤 쓴맛 수용체를 활성화시키는지는 아직 밝혀지지 않았기 때문에 아직 많은 연구가 필요하다고 한다.

 

Publications:     

1) Bichlmaier, C., Fröhlich, SM, Brychcy, V., Grassl, A., Behrens, M., and Lang, R. (2024).
    Contribution of mozambioside roasting products to coffee's bitter taste.
    Food Chem 469, 142547.
    https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.142547 

 

2) Czech, C., Lang, T., Graßl, A., Steuer, A., Di Pizio, A., Behrens, M., and Lang, R. (2024).
    Identification of mozambioside roasting products and their bitter taste receptor activation.
    Food Chem 446, 138884.
    https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2024.138884

 

 

More information :   

■ Mozambioside (모잠비오사이드)
아라비카 커피에는 쓴맛이 나는 모잠비오사이드(11-O-β-D-glucosyl-cafestol-2-one)가 함유되어 있다. 이는 카페스톨(cafestol)의 친수성 파생물(a hydrophilic derivative)로, 특히 카페인이 없는 천연 품종에 풍부하게 함유되어 있다. 사람의 모잠비오사이드 지각 식역치는 60±10 마이크로몰이다 (Lang et al., 2015 ; Lang et al., 2020 ). 아라비카 커피 생두의 모잠비오사이드 농도는 약 0.4~1.2 마이크로몰/g이다. 로스팅을 통해 이 물질이 분해되어 최종 산물의 맛 식역 이하로 낮아진다.

■ 커피에 함유된 기타 쓴맛 로스팅 물질
로스팅 과정에서 생성되는 것으로 알려진 가장 중요한 쓴맛 물질로는 클로로겐산(chlorogenic acids)에서 생성되는 카페욜퀴니드(caffeoylquinides), 커피 단백질에서 유래하는 디케토피페라진(diketopiperazines), 그리고 카페산(caffeic acids)에서 생성되는 4-비닐카테콜 올리고머(oligomers of 4-vinylcatechols)가 있다. 이러한 화합물들은 쓴맛을 유발하지만, 어떤 유형의 쓴맛 수용체가 이러한 쓴맛을 감지하는지 아직 밝혀지지 않았다.

■ Bitter taste receptors  (쓴맛 수용체)
인간의 경우, 약 25가지 유형의 맛 수용체(taste receptor)가 쓴맛 물질의 지각을 담당한다. 이 쓴맛 수용체는 구강 뿐만 아니라 다른 장기와 조직의 세포에도 존재한다. 입에서 수행하는 다양한 기능은 뮌헨 공과대학교 라이프니츠 식품 시스템 생물학 연구소를 포함한 수많은 연구의 주제이다. 이미 여러 연구에서 호흡기의 쓴맛 수용체가 병원균을 물리치고 섬모의 움직임을 가속화하는데 도움이 된다는 사실이 밝혀졌다. 또한 장과 혈액 세포에 존재하는 내인성 쓴맛 수용체가 방어 기전을 지원하거나 신진대사 조절에 관여한다는 사실도 제시하고 있다.

 

Scientific Contact: 

Dr. Roman Lang
Research group Food Biopolymer Chemistry
Leibniz-Institute for Food Systems Biology
at the Technical University of Munich (Leibniz-LSB@TUM)
Lise-Meitner-Str. 34
85354 Freising / Germany
Phone: +49 8161 71-2978
E-mail: r.lang.leibniz-lsb@tum.de

Coline Bichlmaier (formerly Coline Czech)
Research group Food Biopolymer Chemistry
Phone: +49 8161 71-2924
E-mail: c.bichlmaier.leibniz-lsb@tum.de

 

Press Contact at Leibniz-LSB@TUM:  

Dr. Gisela Olias
Wissenstransfer, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Phone: +49 8161 71-2980
E-mail: g.olias.leibniz-lsb@tum.de
https://www.leibniz-lsb.de

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뮌헨 공과대학교 라이프니츠 식품 시스템 생물학 연구소(Leibniz-LSB@TUM)는 식품 화학 및 생물학, 화학 센서 및 기술, 그리고 생물정보학 및 기계 학습을 아우르는 새롭고 독창적인 연구 분야를 갖추고 있다. 이 분야는 기존의 핵심 분야인 고전 식품 화학을 훨씬 뛰어넘어 식품 시스템 생물학 개발을 선도하고 있다. 연구소의 목표는 건강 및 영양적 필요 뿐만 아니라 소비자의 감각적 선호도에 맞춰 생물학적 활성 효과 분자 프로파일을 갖춘 충분한 양의 식품을 지속 가능하게 생산하기 위한 새로운 접근법을 개발하는 것이다. 이를 위해 연구소는 식품 생산 체인 전반에 걸쳐 감각적으로 중요한 효과 분자의 복잡한 네트워크를 탐구하고, 그 효과를 장기적으로 체계적으로 이해하고 예측할 수 있도록 하는 데 중점을 둔다.

라이프니츠-LSB@TUM은  96개의 독립 연구 기관을 연결하는  Leibniz Association (라이프니츠 협회)의 회원이다. 협회의 연구 분야는 자연과학, 공학, 환경과학부터 경제학, 공간과학, 사회과학, 인문학까지 다양하다. 라이프니츠 연구소는 사회, 경제, 생태학적으로 중요한 문제들을 다룬다. 학제 간 라이프니츠 연구 연합을 포함하여 기초 및 응용 연구를 수행하고, 과학 인프라를 유지하며, 연구 기반 서비스를 제공한다. 라이프니츠 협회는 특히 라이프니츠 연구 박물관과 협력하여 지식 전달을 위한 중점 분야를 발굴한다. 협회는 정책 입안자, 학계, 산업계, 그리고 일반 대중에게 자문과 정보를 제공한다.
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