커피의 有機酸

 

Contents     

 

22.1   Introduction

22.2  Coffee Organic Acids

     22.2.1  Methods Used for Determination of Acidity and
                   Organic Acids Content in Coffee

22.3  Organic Acids in Green Coffee

22.4  Organic Acids in Ground Roasted Coffees

22.5  Organic Acids in Brewed and Soluble Coffees

22.6  Contribution of Organic Acids to Perceived Acidity and Cup Quality

22.7  Coffee Organic Acids and Health

22.8  Concluding Remarks

References

 

 22.1   Introduction

 

• 커피 마실 때 경험한 미각은 커피에 존재하는 여러 휘발성 및 비휘발성 화합물들의 농도 간 특정한 밸런스의 결과이며, 이는 미각, 후각, 촉각, 청각, 그리고 시각을 포함하는 다중감각양상적 또는 共感覺的 知覺 (multimodal or synesthetic perception), 즉 하나의 감각에 대한 자극이 다른 감각에서의 지각을 유발하는 것으로 기술적으로 보고되고 있다 [1].   
• 커피에서 주요한 미각 중 하나가 긍정적 감각으로 acidity, 또는 부정적 감각으로서 sourness인데, aroma, bitter compounds 그리고 sweet compounds와 함께 그 음료의 센서리 품질에 직접적인 영향을 미친다 [2].  
• 이 속성들은 다른 맛 속성들과 함께 혀의 특정한 영역이 아니라 많은 곳에서 지각될 수 있는 것으로 현재 알려져 있다 [3].
• 커피의 acidity의 원인이 되는 주요 화합물들은
   ┌ 비-휘발성 유기산들(non-volatile organic acids) [4,5]이지만,
   └ 저분자량 유기산들(low-molecular-mass organic acids)도
        acidity에 공헌할 뿐만 아니라, 커피 음료의 aroma와 flavor의 형성에도 기여한다 [2]. 
• Organic acids는 
  ┌ 센서리 특징들, 
  ├ 그 음료내의 농도, 그리고 
  └ 화합물들 또는 이온들의 해리하는 경향을 기술하는데 사용되는 
       그들의 해리상수(dissociation constant) (K_a) 값에 의해 결정되는 그들의 강도(strengths)에 따라서,
       acidity의 특정 타입들(specific types)과 강도(intensity)에 여러 방식들로 기여한다. 
• K_a는
  ⇒ 그것의 negative logarithm로서 가장 보편적으로 표현되며 (pK_a = −log K_a), 
  ⇒ 더 간단하고 기억하기 쉬운 더 작은 숫자들을 초래한다.   
• pK_a value가 낮을수록,
  ➡ 그 acid는 stronger하다.
  ➡ 즉 그 분자가 해리하여 용액 내에서 양이온과 음이온(protons and anions)을 주는 pH는 더 낮다 [6]. 
  
  
• Organic acids는 
  ⇒ 熟果와 로스팅 동안에(during maturation and roasting) 커피 열매들에서 형성되며,
  ⇒ 蔗糖(sucrose)과 여타 炭水化物들이 주요 전구물질들이다. [5,7,8] 
• ┌ 유전적 측면들(genetic aspects),
  ├ 高度(altitude) 같은 성장 조건들(growing conditions),
  ├ 영농 방법들(agricultural methods),
  ├ 수확후 처치(post-harvest treatment),
  ├ 焙煎度(roast degree), 그리고
  └ 추출방법(brewing method)이 ➡  최종 브루의 애씨더티에서의 변화를 초래할 수 있다 [9-11]. 
• 本章의 目的은,
  🔹세계에서 가장 많이 재배되고 상업화된 Coffea arabica와 Coffea canephora 種들의
      생두, 배전두, 그리고 음료에 함유된 有機酸들에 대한 간략한 개요를 제시하는 것이다.
  🔹또한, 커피 내 有機酸들의 含量들을 결정하는데 사용되는 分析方法들에 대해 다루고,
  🔹플레이버, 컵 品質, 그리고 건강 측면에서의 시사점들을 논의한다.  
  
  

 

 22.2  Coffee Organic Acids

 

• Woodman [12]에 따르면, 커피에서 발견되는 organic acids는 4가지 그룹들로 분류될 수 있다:
    ┌ aliphatic (脂肪族 酸),
    ├ alicyclic acids (脂環式 酸), 
    ├ chlorogenic acids (클로로겐酸類), and 
    └ phenolic acids (페놀酸類) (Table 22.1). 
• 비록 이 분류가 수십년 전에 제안되었고, 여전히 문헌에서 가장 많이 수용되는 것 중 하나이지만,
  어떤 저자들은 자신들의 유기산 리스트에
  amino acids와 fatty acids 같은 다른 산성 화합물들을 포함시키기도 한다.  
• 지금까지, 약 18가지 aliphatic acids가 커피 콩과 음료에서 식별되어져 왔다 [2,8,13–19].
• 그 중에, 그 음료에서 가장 중요한 것들은
  ⇒ citric, malic, acetic, lactic, 그리고 formic acids이다 [4,5,19].
• Chlorogenic acids는
  ⇒ 사실 esters of trans-hydroxycinnamic acids (phenolic acids)이며,
  ⇒ 주로 caffeic, ferulic, and p-coumaric acids이 있으며, 
      그리고 quinic acid (alicyclic acid)도 포함되며,
  ⇒ 식별된 주요 및 비주요 화합물들이 100가지가 넘지만 (CGA의 화학에 대한 상세한 것은 Ch 24, 25 참조),
  ⇒ 그러나 커피 내의 량과 그 음료의 지각되는 애씨더티에의 공헌(비록 2차적이긴 하지만 [20]) 때문에,
      이들은 organic acids에 포함될 수 있다. 
• 소량의 unesterified quinic acid, hydroxycinnamic acids, 그리고 other phenolic acids도
  커피 음료의 acidity에 기여한다 [11,21].
• Phosphoric acid (燐酸)
  ⇒ 커피에 매우 낮은 농도로 존재하는 非有機化合物(inorganic compound)이지만,
  ⇒ 그것의 매우 낮은 pK_a가 브루의 지각된 애씨더티(perceived acidity)에 영향을 미칠 수 있기에 
      커피 酸들의 리스트에 포함되어져 오고 있다 [15,22,23].
• Table 22.1 ⇒ 커피 생두와 배전두에서 식별되는 주요 有機酸들을 제시한다. 

 

 

 

 22.2.1  Methods Used for Determination of
              Acidity and Organic Acids Content in Coffee

酸의 감별.

• Total organic acids determination은
  ⇒ 전통적으로 titulometric methods (적정분석방법, Titrimetric method)을 사용하지만, 
  ⇒ 비색법(colorimetric methods)에 의해 결정될 수도 있다. 
• Individual acids의 감별은
  ⇒ chromatographic,
  ⇒ capillary electrophoretic, or
  ⇒ spectrophotometric methods을 사용하지만, 
  ⇒ 효소적 방법(enzymatic methods)이 사용될 수도 있다. 
  그것들이 아래에서 다뤄질 것이다.  
  

 

pH and titratable acidity

 

• pH와 acid content 간의 관계는
  오래전부터 정립되어져 오고 있으며, 많은 물리화학 교과서들에서 잘 설명되어져 있다. 

• pH value를 결정하는 전위차 및 광학적 방법들(potentiometric and optical methods)이 있다.
• pH indicator paper strips 같은 Optical methods는
    광도측정 및 시각적 분석들(photometric and visual analyses)을 수반한다. 
• pH-dependent color changes가
    산성 또는 염기성 조염발색물질들(acidic or basic halochromic substances)(indicators)에
    의해 일어난다.
• pH value는 그 컬러를 color scale과 시각적으로 비교(visual comparison)하여 추정되어진다. 
• 그러나, 그 정밀도는 대략적 추정치만을 제공하기에 충분할 정도에 불과하고,
    더 정확하게 하기 위해서는 주어진 pH ranges에 다른 띠들(different strips)이 있어야 한다.
• 또한, 그 용액이 불투명하거나(opaque) 커피처럼 이미 색을 가지고 있으면,
    그 리딩이 아마 영향 받을 것이다.
• 같은 측정 원리를 사용하는 특정 pH ranges에 대한 liquid kits가 상업적으로 구입가능하다. 

 

• 전위차 측정법(potentiometric methods)은
  pH-sensitive electrodes에서 전압(electrical voltages)의 측정에 관계된다.  

• 이 방법(pH meter라고도 함)은 
     pH-sensitive electrode (pH-민감성 전극)(보통 유리 전극)의 전위(electrical potential)를
     사용한다.  
• 전압계(voltmeter)가 그 전극의 전자임피던스(electronic impedance)를 측정하여,
     volts 대신에 pH 단위들을 표시해준다.
• pH meter는 사용할 때마다
    알려진 pH의 표준용액(buffers)을 가지고 전형적으로 조정되어야 한다(calibrated).
• 이는 민감하고 선택적인 센서이며, pH 0에서 14까지를 잰다.

• 전체 커피 추출물(extracts)의 pH, 그리고 滴定酸度(titratable acidity)의 감별은 
  현재의 모든 산성 성분들로부터 초래되는 데이터를 생성할 것이다.
  이는 aliphatic acids 뿐만 아니라 phenolic acids와 그리고 유리 및 단백질 결합형 amino acids을 포함할 것이다  [12.27] .
• 반대로, 최종 pH 또는 titratable acidity에 대한 이 성분들의 공헌은, 
  염들(salts)을 형성하는 무기 및 유기 염기들(inorganic and organic bases)의 존재에 의해 중화될 것이다 [12].
• Tomoda et al.[28]은 pH 7.0과 8.2까지 적정(titrating)하여 얻어진 값들을 보고했다. 
• Woodman [12]에 따르면,
  🔹pH 8.2 이상의 값들에서, 페놀성 수산기들(phenolic hydroxy groups)이 이온화하기 시작하고,
                                           그 결과들이 클로로겐산들에 대한 더 큰 강조를 하게 하는 반면,
  🔹pH 6.5~7.0의 end points에서는,
      모든 유기산들의 카르복실기들(carboxylic groups)만이 적정될 것이며, 
      따라서, 더 나은 total acidity 측정량을 제공한다. 
• 감별에서 상당한 에러를 낳는 추가적인 요인은,
  다른 성분, 예를 들어 단백질들의 완충작용(buffering action)이다. 
• 따라서, 그 end-point에 도달하면서 명확한 “pH jump”는 없지만,
  alkali의 상당한 추가에 대한 다소 느린 변화가 있다. 
• 이 때문에 명확한 색상 변화를 보이기 위해서는 보통 1-2 pH units 정도의 pH 변화를 필요로 하는
  pH indicators의 사용을 못하게 되며,
  이것은 나아가 커피 추출물의 천연 색상에 의해 더 복잡하게 된다 [12].
• 비록 음료 pH가 간단한 용액의 acidity에 대한 좋은 인디케이터이고 
  titratable acidity에 직접적으로 관계될 수 있지만, coffee extracts에서는 항상 이런 것만은 아니다.
• Gloess et al.[29]에 의해 수행된 한 스터디에서,
  ⇒ 동일한 커피 샘플들을 9가지 방법들을 추출하여 커피 브루를 내리고
       pH, titratable acidity 그리고 perceived acidity를 평가하였다. 
  ⇒ 총 40 mL의 coffee brew가 0.1 M NaOH at 20 °C로 (i) 6.6의 pH와 (ii) 8.0의 pH로 적정되었다.
  ⇒ 방법들 간에 상당한 차이가 관찰되었는데, 
       Espresso 추출이 가장 높은 flavor acidity 스코어를 얻었던 반면,
       가장 높은 pH 값과
       titratable acidity (3–12 mL 0.1 M NaOH to pH 8 per 50 mL of coffee brew)를
       나타내어, titratable acidity만이 센서리 결과들을 반영하였다.
  ⇒ pH 또는 titratable acidity와
      플레이버 또는 후감각(after-sensation)에서의 지각된 애씨더티(perceived acidity)간의 
      상관관계(correlation)는 발견되지 않았다. 
  ⇒ Espresso Moka 추출은 
      flavor acidity의 경우에서 최고점을 달성했고, 가장 적은 acidic brew이었다 (pH value가 최고점).
      마찬가지로, pH와 titratable acidity 간에서 상관은 발견되지 않았다. 
  ⇒ 저자들은, coffee brew 내에 존재하는 많은 acids가 
      그 brew의 pH에서 (완전히) 탈양자화(deprotonated)되지는 않고
      따라서 그 brew의 pH 값에 공헌하지 않지만,
      적정 동안에 염기(base)를 가지고 측정된다는 것을 보여주었다.
  ⇒ 저자들은 또한, bitterness와 temperature 같은 다른 센서리 속성들의 간섭 가능성도 언급하였는데, 
      일반적으로 acidity는 coffee brew의 더 낮은 온도에서 더욱 확연하기 때문이다 [29]. 
• 같은 측면에서, Rodrigues et al.[30]은
  ⇒ 몇 가지 C. arabica와 C. canephora 샘플들에서,
  ⇒ 커피 유기산들을 liquid chromatography 뿐만 아니라 sensory acidity에 의해서 분석하였다.  
  ⇒ C. canephora 샘플들에서는 유기산 총량(total amount of organic acids)이 
  ⇒ sensory acidity와 잘 상관되었던 반면, arabica brews의 경우에서는 상관이 발견되지 않았다. 
• Fuse et al. [31] 
  ⇒ 이런 언급된 스터디들에서의 발견사항들과는 대조적으로,
  ⇒ 이들은, Guatemalan coffee brews의 pH value와 titratable acidity 사이에서 뿐만 아니라
  ⇒ 그 brew의 pH와 지각된 신맛 강도(perceived sourness intensity) 사이에서
      긍정적 상관을 발견했다. 
  ⇒ Titratable acidity의 범위는 
       15–30 mL 0.1 M NaOH to pH 8.2 per 50 mL of coffee brew였다. 
• 이와 같이, titratable acidity나 pH나 모두,
  커피의 유기산 함량을 직접적으로 반영하지는 않지만, 
  acidity의 좋은 인디케이터일 수 있다. 

 

Spectrophotometric methods

 

• Spectrophotometric methods – 분광광도법들
• 이들은 특정 물질의 반응에 기초하는데, 그 반응은 특정한 파장에서 측정되는 화합물 또는 착색물질(colored complex)의 형성을 유발한다. 
• 간섭을 피하기 위해, 유기산들은 침전(precipitation), 이온교환수지(ionic exchange resins), 등에 의해 유리된다.
• 이 방법들은 specificity가 부족해서, 개별 산들에 대해서는,
  시간 소모적이고 비용이 많이 드는 유도체화(derivatization) 반응들이 사용되지 않는 한 권할 만 하지 않다  [32,33]. 

 

Enzymatic methods

 

• Enzymatic methods (효소적 방법)은
• 주로 juices와 wine의 malic, lactic, and citric acids의 정량화를 위해 사용되어 왔지만 [33,34],
  커피[35]를 포함하여 다른 식품[25]에도 적용되어 malic, lactic, citric, and pyruvic acid이 감별된 바 있다. 
• 이 방법들은 특정한 파장 영역(wavelength region)(보통 리딩이 340 nm에서 수행됨)에서 흡수하는 축소된 형태의 조효소들(coenzymes)의 흡광도(absorbance)에서의 변화를 측정함에 기초한다 [33].
• 이 방법들은 고도로 구체적이다. 어떤 acids의 l–isomers와 d-isomers의 감별이 가능하고 용이하기 때문이다. 
• 그럼에도 불구하고, 그런 방법들은 보통 각 개별산을 위한 특정 키트를 필요로 하여, 시간소비적일 뿐만 아니라 분석 비용을 증가시킨다 [33,36].

 

Chromatographic methods

 

• 크로마토그래픽 방법들(Chromatographic methods)
  ┌ Ion chromatography,
  ├ high performance liquid chromatography (HPLC), and
  └ gas chromatography (GC) techniques은
       여러 다른 타입들의 식품들 내의 유기산들에 대한 분석을 위해 사용된다.
• Shukla et al. [37] and Svecová et al. [38]에 따르면,
  HPLC, GC, 그리고 연관된 관련 테크닉들을 사용하거나 또는 질량분광분석(mass spectrometry) 없이 하는 방법들은 현재 커피 내 개별 유기산들에 대한 감별을 위해 가장 많이 사용되며, 높은 선택성, 민감성, 그리고 신뢰성(high selectivity, sensitivity, and reliability) 같은 장점들을 제공한다. 
  단점은 이 장비의 높은 원가와, 장비 유지관리 및 일반적으로 상업적 가치가 상승하고 있는 고순도 스탠다드(high purity standards) 구입 같은 관련 비용이다. 
  게다가, 종종 사전 샘플 준비와 어떤 경우들에서는 추출(extraction)을 필요로 한다. 
  나아가, 그 분석물질들의 정제가 필요한데, 이는 시간소요적이며 분석 원가를 더 증가시킨다 [39]. 
• 이하에서는 크로마토그래피를 사용하여 유기산 함량을 결정한 스터디들의 예들이 제시된다. 
   
• Jhan et al. [40]   
  ⇒ 아라비카 생두 샘플들 내의 8가지 유기산들
      (citric, malic, oxalic, succinic, fumaric, glutaric, tartaric, and quinic)의 정량화를 위해
      HPLC-UV와 GC-FID를 사용하는 방법들의 성과를 비교. 
  ⇒ HPLC 분석을 위해,
      ┌ 이온교환 컬럼(ion exchange column), 
      ├ phosphoric acid 1%, 그리고 
      └ 210 nm에서의 UV 검출(detection)이 적용되었다. 
  ⇒ GC-Flame Ionization Detector (FID) analysis를 위해,
      ethanolic extract가 2개의 이온교환 컬럼들에서 정제되었고(purified),
      트라이메틸시릴 파생물들(trimethylsilyl derivatives)이 준비되었다;
      크로마토그래피를 위해서
      DB-1 column과 100 °C~280 °C까지 oven temperature gradient가 사용되었다. 
  ⇒ 저자들은 제안된 HPLC method가 
      심플하고 신뢰가능하며, 따라서 HPLC 분석 이전에 ion exchange columns에서
      원래의 추출물 정제를 이용하는 것에 비해 유기산 분석에 더 적합했다고 결론 내렸다. 
  ⇒ 그들은 또한 GC는 너무 수고스러운 방법을 수반해 
      대규모 샘플들의 분석에는 적합하지 못하다고도 결론 지었다.  
  
  
• Alcázar et al. [18] 
  ⇒ ion chromatography/HPLC을 사용하여, 
      C. arabica and C. canephora 생두와 배전두 샘플들의
      5가지 유기산들(acetic, malic, ascorbic, citric, and succinic acids)과
      무기 음이온들을 측량하였다. 
  ⇒ 40 °C로 유지된 음이온-교환 컬럼, 
      phthalate/phthalic acid (0.6 mM) and 4% (v/v) acetonitrile를 사용한
         등용매용리(isocratic elution),
      그리고 전도성 검출기(conductivity detector)가 사용되었다.  
  
  
• Rodrigues et al. [30]   
  ⇒ C. arabica와 C. canephora 음료 내의
      7가지 유기산들(citric, malic, acetic, formic, pyruvic, succinic, and quinic)을
      분석하기 위해  
  ⇒ HPLC-UV separation 이전에 
      Solid Phase Microextraction (SPME, 고체상 미량추출)를 사용했다. 
  ⇒ chromatographic analysis을 위해서는 등용매 시스템(isocratic system)이 사용되었다.  
  ⇒ 이동상(mobile phase)은 25 mM phosphate buffer, pH 2.4, methanol 1%이었고;
  ⇒ UV detection은 210 nm에서 수행되었다. 
  
  

Electrophoretic  methods

 

• Electrophoretic methods (전기영동법)
  ⇒ 커피 내 유기산 분석을 위한 크로마토그래픽 방법에 대한 한 가지 대안이
      모세관 전기영동법(capillary electrophoresis, CE)인데,
      GC/MS analysis 이전에 限外濾過(초미세여과, ultrafiltration)에 관련되는
     정제 프로시져(clean-up procedure)로서 예전부터 사용되어져 오고 있다 [16].  
• CE는
  ⇒ 커피 및 여타 푸드 샘플들을 포함하여 매우 상이한 매트릭스들에서
      유기산들의 감별을 위해 사용되어져 오고 있다 [41-44].
• Weers et al. [15]
  ⇒ 복잡한 매트릭스들 내의 단쇄 유기산들(short-chain organic acids)에 대한
      빠르고 심플한 분석방법들의 부족에 대응하고자,
      전기영동(electrophoresis)을 사용하는 방법을 개발했다. [2]  
  ⇒ 산들이 본질적으로 완전히 이온화되는 pH에 UV-absorbing buffer system이 세트되었다.
  ⇒ 그 저자들에 따르면, 그 방법은 
      커피 같은 복잡한 수용액 샘플들 내의 저분자량 유기산들에 대한 탐구에,
      고효율(high efficiency)과
      최저 샘플 사전 처치(minimum sample pre-treatment)로 적합했다 [45].
• Galli et al. [44]
  ⇒ 커피 샘플을 포함하지 않고, 광범한 매트릭스들 내의
      단쇄 유기산들(short-chain organic acids)과
      무기 음이온들(inorganic anions)에 대한 측정을 위해 개발된
      CE methods에 관한 포괄적인 리뷰를 최초로 발표. 
• 1년 후에, Galli and Barbas [2]
  ⇒ 단사슬 유기산들에 대한 분석을 위해 CE method를 검증하고,
      여러 다른 원산지들과 시중 구입가능 브랜드들의 다양한 커피 추출물들에 그것을 적용 [2]. 
  ⇒ 배전 커피와 솔루블(lyophilized, 냉동건조된) 커피들에서 
      17가지 유기산들이 검출되고 정량화되었다. 
  ⇒ 저자들은 입증된 그 방법(모세관 전기영동법)이, 
      커피 프로세싱으로 인한 이 화합물들에서의 중요한 차이들을 보여주며,
      심플하고 신뢰가능하며 많은 수의 샘플들에 적용 시 적합하다고 결론 내렸다.   

 

 22.3  Organic Acids in Green Coffee

 

• Green coffee (커피 생두) 내 유기산들의 정량화에 관해 발견되는 최초의 유의한 공헌은 1950년대까지 거슬러 올라간다 [46,47].
• 1980년대 말까지 [12,48], chlorogenic and quinic acids 외에도, 대부분의 중요한 생두 내 유기산들이 이미 식별되었다.  
• 지금까지, 커피 생두에서
  ┌ 8가지 aliphatic acids (citric, malic, acetic, ascorbic, succinic, lactic, oxalic, and tartaric acids)와
  └ non-aliphatic acids (chlorogenic, quinic, phenolic acids, and phosphoric acid)가 식별되었다.
• Citric acid와 malic acid가 
  생두 내 총 지방족 산 함량의 상당한 비중을 차지하며 (50% 이상), 
  지각되는 애씨더티(perceived acidity)의 발현에 중요하다 [8,11,18,19].
• Acids
  ⇒ Green coffee 무수물 중량의 11-12% 정도를 차지.
  ⇒ Species와 여타 요인들에 따라
      이중에 4-9%가 esters chlorogenic acids [5,11]이며, phosphoric acid도 포함.
• C. arabica와 C. canephora species의 degree of acidity는,
  ⇒ 유전적 요인들에 더하여,
  ⇒ 원산지, 기후조건(지리적 위치와 고도),
      적용되는 수확 및 수확후 방법들에 따라서도 다를 수 있다 [2,5,30,49]. 
  ⇒ C. arabica가 C. canephora 보다 현저히 애씨더티가 더 높다 [18,50].
  ⇒ 비록, chlorogenic acids 함량이 C. arabica에서보다 C. canephora에서 약 70% 더 높지만,
      그들의 공헌은 aliphatic acids와 phosphoric acid의 합 만큼 중요하지 않다. 
• Belitz et al. [51]
  ⇒ C. arabica와 C. canephora 생두의
      주요 비휘발성 aliphatic acids (citric, malic, and quinic acids)의 합이
      전체 콩 조성의 각각 2~2.9%와 1.3~2.2%에 해당했다고 보고한 바 있음. 
  ⇒ 그런 차이는 유전적으로 정립된 것으로 보이지 않는다. 
  ⇒ 보통 C. arabica 나무들이 C. canephora 종에 비해 더 높은 고도와 더 낮은 온도들에서 자라며,
      고고도 지역들과 화산성 토양에서의 식물 발달은 추출액의 더 높은 acidity에 연관되어져 오며,
      이는 final acidity에서의 차이에 공헌한다 [10,52,53].
• Climate changes도
  ⇒ 커피 열매의 형성과 숙과를 저해할 수도 있는데 [54,55],
  ⇒ 이는 acidity를 포함하여 콩들의 최종적인 화학적 조성과 센서리 프로파일에서의 차이를 가능케 한다.  
• 열매 숙과도(degree of fruit maturation)
  ⇒ 이런 측면에서, 숙과(maturation) 동안에 유기산 프로파일이 변하므로, 숙과도는 주요 역할을 한다. 
  ⇒ 예를 들어, 콩에 있는 sucrose와 기타 당류의 분해는 숙과가 진행됨에 따라서
      formic acid, acetic acid, glycolic acid, 그리고  lactic acid 같은 aliphatic acids를 형성하며,
      acidity는 음료의 품질을 올리면서 점차 증가하는 경향이 있다 [9,49].
  ⇒ green C. arabica and C. canephora seeds에서 모두,
      quinic acid와 malic acid의 함량은 감소하는 반면,
      citric acid의 함량은 malic acid 함량의 2배가 될 수 있는 정도까지 증가한다 [18].
  ⇒ 그러므로, 숙과도에 관계되는 결점두들에서의 산 함량들과 프로파일들은
      체리 과실들로부터 나온 seeds의 것들과 다를 것이다. 
• 수확 후 작업들의 영향
  ⇒ post-harvest (depulping) 작업들 동안의 발효도 acidity를 증가시킬 수 있고 [56,57],
  ⇒ 긍정적으로나 혹은 부정적으로 품질에 영향을 미칠 수 있다 [58-60].
  ⇒ Wet depulping methods는 전통적인 dry depulping에 비해 긍정적인 방향으로
       acidity를 증가시키는 경향이 있다 [61].
  ⇒ Fermentation 동안에 만들어지는 酸들은 
      커피 콩의 husks를 침투하여
      콩 조성과 음료 pH를 변화시킬 수도 있을 것이다 [62–64].
  ⇒ Natural processing (drying 다음에 depulping)의 경우에는,
      건조 동안에 원하지 않는 발효(undesired fermentation)가 일어나면서
      butyric, acetic, 그리고 propionic acids를 만들 수 있는데,
      이들은 1 mg/mL⁻¹ 보다 더 높은 농도로 존재하면 양파 향미를 부여하면서 
                그 음료의 최종 품질을 손상시킬 수 있다. [65,66]   
• Bórem et al.(2008) [67] 
  ⇒ 건조 동안에 40 °C와 60 °C의 온도에서 공기 순환을 받는
      natural coffee와 pulped coffee의 품질에 대한 건조온도(drying temperature)의 효과를 연구. 
  ⇒ 滴定酸度 (Titratable acidity)가, 
      적용되는 수확후 프로세스에도 불구하고, 온도 상승(temperature elevation)에 따라 점차 증가했다.  
  ⇒ 저자들에 따르면, 
      60 °C에서의 건조가 씨앗의 세포막 구조들을 바꿔서 분해와 씨앗의 화학적 조성 변화를 초래하고,
      결과적으로 acidity 증가로 이끌 수 있다고 한다 [67,68].
• Table 22.2 
  ➡ 문헌에서 보고된 C. arabica 및 C. canephora 커피 생두의 값들(유기산들)을 제시하고 있다.    

 

 

 22.4  Organic Acids in Ground Roasted Coffees

 

• Green beans 내의 여러 다른 酸들의 존재와 그들의 含量이 반드시
  roasted beans의 acid profile이나 quality에 대한 지표인 것은 아니다. 
• 로스팅과 브루잉의 역할은 플레이버와 컵 품질 발현에 중심적이다(pivotal). 
• 커피 로스팅은,
  생두를 열(일정 범위의 온도와 시간 동안에)에 노출시켜
  콩의 드라잉 후에 결과적으로 수백가지의 화학적 화합물들을 동시에 만들어내는
  일련의 화학반응들과 물리적 변화들을 통해 컬러와 플레이버를 생성하는 방법이다.   
  비록 프로세싱 조건들 측면에서 보면 단순하게 보이지만,
  플레이버 발현에 관련된 화학은 고도로 복합하고 완전히 이해되지 않고 있다 [11].
• 로스팅 온도 범위는
  보통 약 210 °C에서 240 °C인데,
  전통적인 드럼 로스터들에서는 12–30분 동안, 그리고 
  유동상 로스터 및 비슷한 타입들에서는 더 짧은 시간(예, 8-12분) 동안이며, 
            이 fluidized bed 타입은 로스팅 챔버 내에 뜨거운 공기의 순환이
            열교환을 증가시키고 프로세스를 가속한다. 
• 로스팅 프로파일은
  ⇒ bitterness와 acidity 간의 적정한 밸런스(correct balance)를 포함하여
  ⇒ 일반적으로 커피 플레이버에 영향을 미친다. 
  
  
• 로스팅을 통해서,
  ⇒ Green coffee에 존재하는 alicyclic acids와 aliphatic acids가 분해되는데 [9,12,18,22,30],
  ⇒ 예를 들어, 
  ⇒ malic acid 일부는 fumaric acid와 maleic acid를 형성할 수도 있고, 
  ⇒ citric acid 함량은 변하지 않고 남아 있거나 [12,30,70,71], 혹은 
      분해되어..citracomic, glutaric, itaconic, mesaconic, and succinic acids를
      형성할 수도 있다 [15,70]. 
  ⇒ Ascorbic acid도 그 프로세스에서 분해된다. [18] 
  
  
• Acids의 부분적 소실에도 불구하고, 추가적인 acids가 
  그 프로세스의 초기 단계에서 탄수화물들로부터 생성된다. 
  ⇒ 로스팅 시작 시에, 추출액의 acidity는 
      aliphatic acids의 레벨들이 상승함에 따라 증가하는 경향이 있다 [5,12,72,73].
  ⇒ Formic acid와 acetic acid의 산출은 
      medium 배전도까지 증가하다가 그 프로세스가 계속됨에 따라 떨어지기 시작한다. 
• 이 산들의 형성은
  ⇒ dark 로스트에 비해
      light에서 medium 로스트에서 얻어지는
      더 높은 acidity와 더 낮은 pH에 관계되는 핵심 요인으로 생각된다 [5,30,70].
  
  
• Sucrose (蔗糖)는
  ⇒ 생두 내 유리당 총량의 거의 대부분을 차지하며,
  ⇒ taste와 aroma 화합물들의 중요한 전구물질이어서
  ⇒ 오랫동안 커피 품질에 관련되는 스터디들의 초점이어왔다 [5,9,53,74].
• 다당류(Polysaccharides)와 추가적인 화합물들도 유기산들의 형성에 기여한다 [77,78].
• 로스팅 동안, sucrose는
  ⇒ 분해되고,
  ⇒ Maillard와 caramelization 같은 반응들에 참여하는 것 이외에도, 
  ⇒ 부분적으로 다양한 유기산들로 변환된다 [5].
  ⇒ 로스팅 동안 sucrose 함량 감소는 98%에 달할 수 있다 [12,75]
  ⇒ C. arabica 종(7~11 g per 100 g)은 C. canephora 종(3~7 g per 100 g)에 비해
      거의 2배의 sucrose 농도를 가진다.  
  ⇒ 이는 C. canephora 배전두에 비해
             C. arabica 배전두의 더 높은 acidity를 설명하는데 도움이 된다 [76].   
  
  
• 또한, 덜 휘발적이고 아마도 다당류 부분의 분해산물들이 아닌 acids, 예를 들어
  glycolic, quinic, 그리고 lactic acids는
  ⇒ 더 높은 로스트에서도 안정되는 경향이 있다 [15].
• free quinic and caffeic acids는
  ⇒ 비록 비례적으로는 아니지만, chlorogenic acids 분해 덕분에 약간 증가하는데,
  ⇒ ┌ 기분 좋은 쓴맛 화합물들을 만들어내는 락톤화(lactonization)와
      └ 멜라노이딘류로의 포함 같은 여타 연립적인 반응들에 참여하기 때문이다. 
• 로스팅이 진행됨에 따라, chlorogenic acids와 lactones는
  ┌ 4-vinyl guaiacol (긍정적인 정향 노트, positive clove note),
  ├ guaiacol (spicy, vanilla, meat, smoky, 그리고 가끔 medicinal notes), 그리고
  └ phenol (커피나 여타 푸드들에서 페놀 화합물들은 대략 식역 농도에서는 아로마에 긍정적인 기여를 하지만,                             농도가 올라감에 따라 불쾌한 노트로 향하는 경향이 있는 것으로 보인다 [79])과
      같은 아로마 화합물들을 형성한다 [11,70,71,80].
  ⇒ 4-Vinylcatechol은 중합하여 multiply hydroxylated phenylindanes를 만드는데, 
      이는 과-배전된 커피의 전형적인 “lingering, harsh type of bitter sensation”을 낳는다 [81].
• 어떤 경우에서든, chlorogenic acids는
  ⇒ aliphatic acids와 phosphoric acid의 합 만큼 중요하게 추출액의 acidity에 기여하지 않는다. 
  
  
• 특히, Galli and Barbas (2004) [2]에 의해서 pyroglutamic acid가 배전 커피에서 식별되었다. 
  ⇒ 이는 채소에서 천연적으로 발생하는 아미노산이며, 
  ⇒ 로스팅 후에도 여전히 커피에 존재하는 유리아미노산들은 없다고 일반적으로 단언되었기에
      특별한 관심을 제시한다. 
  ⇒ 나아가, pyroglutamate(피로글로탄산염)은
      많은 현저한 인지향상효과(cognitive enhancing effects)를 가지고 있다고 알려져 있는데,
      이것도 전통적으로 카페인에 연관되는 커피의 특질들에 관계될 수 있다 [2].
  
  
• [로스팅 파라미터들] 
• 로스팅 파라미터들이 acids의 형성과 분해에, 그리고 acidity 결과들에 간섭하는 것으로 보이지만,
  지금까지 이 요인들 간의 명확한 상관관계는 없다 [82].
• Wang & Lim [72] 그리고 Santos et al. [73]
  ⇒ 더 낮은 로스팅 온도(약 200~210 °C)에서
      최대의 적정산도(maximum titratable acidity)를 얻었음. 
  ⇒ 이 결과들과 일치하여, 동일한 색도를 얻는
      더 낮은 온도에서 더 긴 시간 동안의 로스팅은
      더 짧은 시간 동안 더 높은 온도에서의 로스팅에 비해
      chlorogenic acids의 분해를 증가시켰고 그리고
      유리 퀴닉산의 생산을 증가시켰을 것이다 [83,84].
• 로스터 타입과 로스팅 방법이 음료의 acidity에 영향을 미치기 때문에,
  ⇒ 로스터들은 보통, 자연적으로 발생하는 acids와 그 브루의 acidity에 독특성을 초래할 수 있는,
      추가적인 플레이버 화합물들의 베스트 혼합(the best mixture)을 가져오는 방법들을 만들어 낸다. 
• The average total content of aliphatic acids in ground roasted coffees
  ⇒ 분쇄 배전커피들 내의 지방족 산들의 평균 총함량은
      대개 로스팅 방법/배전도 그리고 분석방법에 따라 달라진다. 
  ⇒ C. arabica 종의 경우에는 0.7%~1.6%의 값,
      C. canephora 종의 경우에는 0.4%~1.6%의 값, 그리고
      커머셜 블렌드들에서는 2.1%~4.1%의 범위이다 [2,13,14].
• Table 22.3 ➡  보고된 C. arabica 및 C. canephora 볶은 커피의 유기산 함량들이 나와 있다.   

 

 

 

 

 22.5  Organic Acids in Brewed and Soluble Coffees

 

• 커피를 추출하는 동안에는, 여러 방법들을 사용하여 pre-boiling, boiling, 또는 가장 최근에는 cold water로
  가용성 성분들(그리고 불용성 일부)이 배전두들로부터 추출된다. 
• 커피 음료의 acidity는
  ┌분쇄된 볶은 커피 조성에서의 차이들을 초래하는 요인들 뿐만 아니라
  ├망(grid),
  ├수온(water temperature),
  ├수압(water pressure) 그리고
  ├추출시간(duration of extraction), 아울러
  └음료 마련을 위해 사용되는 각 방법의 여타 세부요소들에 고도로 의존한다 [85].  
  
  
• 焙煎度와 種
  ⇒ medium 또는 light medium 배전된
      C. arabica 분쇄 커피들로부터 마련되는 brews는 (pH 4.3~5.2)
      C. canephora 커피들로부터 우려지는 brews (pH 5.3~5.8) 보다 약간 더 acidic한 경향이 있다 [4,85-87].
  ⇒ 추가적으로, C. arabica의 경우에,
       지각되는 애씨더티(perceived acidity)는 
       적정산도(titratable acidity)와 pH indicate 보다 훨씬 더 높을 수 있을 것이다. [30] 
• Yate & Tuo [82] 
  ⇒ 로스팅 정도에 관련하여, 이들은
  ⇒ light medium 배전커피 브루로부터의 드링크(average weight loss of 14%)가
      fine, well-developed 그리고 소비자들에 의해 쉽게 지각되는(easily perceived) 것으로
      묘사되는 애씨더티를 가지는 반면,
  ⇒  heavily 배전된 커피 브루(average weight loss of 18%)는
       그 드링크에서 bitter taste가 강조되는 방식으로
       little acidic (예를 들어, pH 5.0~6.3)하거나 acidic하다.
   
• 열수(hot water)를 사용하여 커피를 마련하는 방법들은 
     더 높은 퍼센트의 유기산들과 phosphoric acid, 뿐만 아니라
     chlorogenic acids를 추출하는 경향이 있는 반면,
  cold brewing은 추출을 감소시킨다. [88,89]
• International Coffee Organization (ICO) [90]는
  ⇒ 곱게 분쇄한 커피로부터 70 °C, 94 °C, 그리고 100 °C의 물로 5분 동안 추출된 brews 내
       9가지 acids의 농도를 비교했다.
  ⇒ fatty acids의 추출은 100 °C에서 더 잘 되었고, 
  ⇒ chlorogenic acids는 94 °C와 100 °C 물로 비슷하게 추출되었으며,
  ⇒ quinic, lactic, acetic, citric, 그리고 malic acids는 94 °C에서 더 잘 추출되었고,
      100 °C에서는, 가능컨대 분해 및 휘발에 의해, 감소했다. 
  ⇒ Phosphoric acid 추출은 물 온도에 의해 영향 받지 않는 것으로 보였다. 
  ⇒ 굵은, 고운, 아주 고운 분쇄 커피들(coarse, fine, extra fine)로부터 94 °C에서 추출된 경우에, 
      acetic acid 농도만이 굵게 분쇄된 커피에서 더 높았는데, 
      이는 fine과 extra fine 커피들의 그라인딩 동안의 휘발 덕분일 가능성이 있다. 
  ⇒ 추출 시간(time of extraction)도 평가되었다.
      Brews는 1분, 5분, 14분 동안 곱게 분쇄된 커피들로부터 94 °C에서 추출되었다. 
  ⇒ 5분이 lactic, citric, malic, chlorogenic, 그리고 palmitic acids 경우에 가장 좋은 추출시간이었다. 
  ⇒ 시간은 quinic acid와 acetic acids, 뿐만 아니라 
                 fatty acids 추출에 영향을 미치지 않는 것으로 보였다 [90].
  
  
• Parenti et al.(2014) [91] 
  ⇒ 3가지 추출 절차들이 에스프레소 커피 마련을 위해 사용되었다:
     ┌ the bar method (에스프레소 커피를 만드는 전통적인 방법)
     ├ a simple commercial capsule method (간단한 커머셜 캡슐 방법), 그리고
     └ a more advanced commercial capsule method – 주로 음료의 콜로이드 상태에 관련된
                    센서리 속성들을 향상시키도록 고안된 방법 [92]. 
  ⇒ 센서리 특징들, 물리적 파라미터들, 그리고 핵심적인 추출된 휘발성 화합물들 측면에서의
      차이들이 평가되었다. 
  ⇒ 결과는,
      동일 배취의 로스트 커피로, 동일한 물과 동일한 작업 세팅들을 가지고,
      9 bar의 압력으로 전문적인 머신에서 마련된 에스프레소 커피가
      캡슐을 사용하여 얻어진 에스프레소 커피보다
      더 낮은 acidity를 보였는데, 보통으로 높은 acidity를 초래했다 [91].  
  
  
• 焙煎豆의 보관 시간(storage time)과 보관 조건들도 그 음료의 센서리 품질에 영향을 미칠 수도 있을 것이다. 
• Acidity, sour taste, bitterness, 그리고 aroma는
  테이스터들에 의해, 보관 중 커피의 센서리 품질의 변화를 가리키는 가장 중요한 속성들로 인식된다 [93].
• 지방 산화(Lipid oxidation)가 보관 중 품질 악화(quality decay)에 기여하는 화학반응들 중 하나이다 [94,95].
• 센서리 지각가능한 산 화합물들의 형성도 커피 열화(staling) 동안에 발생하는 보편적인 이벤트들 중 하나이다 [70].
• Kreuml et al. [96]
  ⇒ 粉碎 焙煎 C. arabica와 C. canephora 커피가 18개월동안 진공 상태에서 보관되었을 때
     그 brew의 sourness에서의 증가를 관찰하였는데,
  ⇒ 갓 로스트된 원두 커피들로부터 마련된 동일한 커피 음료에 비해 약 60% 가량 더 높았다.
  ⇒ robusta 커피에서는, perceived sourness가
      갓 로스트된 커피로부터의 마련에 비해 보관 말미에 배가 되었다.
  ⇒ Bitterness도 증가했다.
      그러나, robusta 커피 음료에서의 쓴맛 강도(bitter taste intensity)는 
      보관되지 않은 브루의 첫 감별에서 조차 훨씬 더 높았다. 
  ⇒ 보관 중 화학적 조성과 플레이버의 모든 변화들에도 불구하고,
      그것들은 소비자들에 의해 항상 지각되는 것은 아니다 [93].
  
  
• 솔루블 커피 또는 인스턴트 커피들과 관련해서는,
  커머설 추출물의 스프레이건조 또는 동결건조(spray or freeze-drying of commercial extracts) 동안의
  지방족 산들의 손실(loss of aliphatic acids)에 관해 보고하는 구체적인 스터디들이 몇 가지 있다.
• Woodman [12]에 따르면,
  ⇒ 비휘발성 산들(non-volatile acids)에서는 무손실을 기대할 수 있겠으나,
  ⇒ 휘발성 산들의 경우에는, 그 손실은
      건조 조건들, 그 추출물에서의 초기 농도들, 등에 매우 크게 의존할 것이다. 
• Gero & Smyrl [97]
  ⇒ 동결건조(freeze-drying) 동안 40%와 75% 사이에서 변하는 아세트산의 손실(loss of acetic acid)을 보였다. 
• 아세트 산 함량의 증가와 감소 모두 다른 스터디들에서 관찰된 바 있다 [12,13].
  
  
• 커머셜 솔루블 커피들에서의 유기산들의 함량에 관한 리포트들은
  몇 가지밖에 안되며, 최근 데이터는 더욱 희소하다.
• 거의 60년 전 커머셜화된 솔루블 커피들에 대한 구득가능한 데이터 [98]는
  ⇒ 평균 4.18%의 aliphatic acids(citric, acetic, malic, lactic, pyruvic의 합)를 보고했다 [12].
• Galli & Barbas [2]
  ⇒ 콜롬비아산 솔루블 커피들에서의 평균 함량 3.38%를 보고했다
      (acetic, ascorbic, citric, citraconic, formic, fumaric, glycolic, isocitric,
       lactic, maleic, malic, mesaconic, oxalic, pyrogutamic, succinic, and quinic의 합). 
• 1977년에 미국, 독일, 프랑스, 스위스에서 출시된
  여러 스프레이-건조 및 동결건조 커머셜 솔루블 커피들에서의
  지방족 산류 함량(aliphatic acids content)(citric, malic, lactic, piruvic, 그리고 acetic의 합)은
  ⇒ 1.5%와 4.7% 사이에서 변하는 것으로 보고되었다.
• Angelucci et al. [99] 
  ⇒ 브라질에서 제조된 16가지 커머셜 솔루블 커피들에서
      4.75~5.45까지 (평균 4.9) 넓게 분포하는 pH 값들을 제공했다. 
• 일반적으로, 솔루블 커피의 pH 값들은
  ⇒ 가용성 고형물질 추출을 증가시키기 위해 사용되는 기술 덕분에
      상응하는 焙煎커피 블렌드의 가정용 브루(domestic brews)의 pH 값들에 비해
      어느 정도 더 낮은 경향이 있지만 [12],
  ⇒ 현재는 acidity를 감소시키기 위해
       그 추출물에 수산화칼륨(potassium hydroxide)이 첨가될 수 있다 (업계로부터의 개인 정보). 
• Angelucci et al. [99]은 또한
  ⇒ 평균 0.1% 가량의 솔루블 커피들내의 인산염 이온 함량(phosphate ion contents)을 보고했고,
  ⇒ 한 샘플에서는 0.17%이었는데, 이는 滴定酸度(titratable acidity)에서의 상당한 증가를 초래했다.
  
  
• Engelhardt & Maier (1985) [13] 
  ⇒ 분쇄된 로스트커피와 솔루블 커피들에서의 total acidity에 대한 여러 다른 유기산들의 공헌을 추정했다
      (커피 용액들의 양이온 교환(cation echange) 후 pH 8까지의 titration에 의해서)
  ⇒ 저자들에 따르면,
       citric, acetic, formic, chlorogenic, quinic, malic, phosphoric, and
       pyrrolidonecarboxylic acids의 공헌이
       粉碎 焙煎 커피들과 솔루블 커피들의 각각 약 67%와 72%를 차지하는 것으로 추정되었다. 
  ⇒┌ Citric acid (12.2% in roast coffee/10.7% in soluble coffee),
     ├ acetic acid (11.2%/8.8%), 그리고
     └ high molecular weight acids (8%/9%)가 total acidity에 중요하게 공헌했다. 
  ⇒┌ chlorogenic acids (9%/4.8%), 
     ├ formic acid (5.3%/4.6%),
     ├ quinic acid (4.7%/5.9%),
     ├ malic acid (3.9%/3%), 그리고
     └ phosphoric acid (2.5%/5.2%)의 공헌들도 흥미로웠다. 
  ⇒ malic acid의 공헌은 -- 이 스터디에서는 놀랍게 낮았다. 
  ⇒ 저자들은, 焙煎 커피와 솔루블 커피 간의 눈에 띄는 차이가
      phosphoric acid와
      pyroglutamate (pyrrolidonecarboxylic acid, 피롤리돈카르복실산) (각각 0.7%/1.9% 공헌)의 경우에
      발견되었고,
      그 2가지 산들이 예를 들어 솔루블 커피의 생산 동안에 다른 산들보다 더 높은 량으로 
      그들의 에스테르들로부터 형성되거나 발생된다고 결론지었다. 
  ⇒ Pyroglutamate는 감압동결건조 커피(lyophilized (soluble) coffee)에서 크게 증가되었다; 
      그 증가는 아마 그 산업적 프로세스의 어떤 단계에 관계된다. [13] 
  
  
• Table 22.4 ➡ 솔루블 커피와 커피 브루(추출액) 샘플들의 경우에 보고된 유기산들의 함량이 나와 있다. 

 

 

 22.6  Contribution of Organic Acids to
           Perceived Acidity and Cup Quality

 

• 일반적으로 산성 식품(acidic foods)의 수용은 아마 유전적 특징이며, 영양적 관점 및 안전성 관점에서 볼 때, 산성 식품이 중성이나 약 알칼리성 특징을 가진 식품들에 비해 일반적으로 더 잘 보존된다는 사실을 반영하는 것일 수 있다. 
• 대부분의 경우에, 한 식품의 acidity는
  ⇒ malate, citrate, 또는 lactate 같은 유기 음이온들(organic anions)의 존재와,
  ⇒ 무기적 음이온들(inorganic anions)(예를 들어 phosphate)의 존재를 나타낸다 [100].
• 따라서, acidity 또는 sourness는
  (aroma와 bitterness와 함께) 커피 브루의 센서리 품질과 소비자 수용을 위한 중요한 속성으로
  인식되어져 오고 있다 [2].
• 그러나, acidity가 good quality 또는 acids의 함량을 항상 가리키는 것만은 아닌데,
  그들의 다른 pKa들과 그리고 혀의 미뢰들과의 알려지지 않은 상호작용 때문이다 [22].
• Bitterness와 마찬가지로, perceived acidity도 역시 개인들 간 다를 수 있는데,                                                      개인의 혀에 위치한 수용체들(receptors)에 의존하기 때문이다.  
• Clifford [101]에 따르면,
  수용체와 acid의 반응이 titration이며, 
  이처럼 滴定酸度(titratable acidity)의 측정에서 사용되는 프로세스와 매우 유사하다. 
• 사실, Lugaz et al.[102]는
  ⇒ 일반적으로 타액 유량(saliva flow rates), pH, 그리고
      그 산의 화학적 조성(chemical composition of the acid)의 함수로서의
      산 맛의 지각(perception of acid taste)에 관한 폭넓은 연구를 수행했고,
  ⇒ pH 보다는 오히려 titratable acidity가 acidic taste에 연관된다고 결론 내렸다. 
• 이는 또한,
  ┌ Kampmann & Maier [103],
  ├ Maier, Balcke, & Thies [104], 그리고 
  └ Engelhardt & Maier [13]에 의해서도 관찰된 바 있다. 
• 그러나, 어떤 스터디들은
  pH value와 perceived acidity 간의 어떠한 상관관계도 발견하지 않았고 [29,105], 
  titratable acidity와 perceived acidity 간에서도 발견하지 않았다 [106,107].    

 

• Acids는
  ⇒ perceived acidity의 원인일 뿐만 아니라 
  ⇒ 다른 방식들과 강도들로 flavor에 공헌한다. 
  예를 들어, 
• Citric acid는
  ⇒ 신선하고 오래가지 않는 산미(a fresh and short-lived tartness)를 가지며 [25],
  ⇒ 그 플레이버는 lemon와 orange를 연상케 한다.  
• Phosphoric acid과 연관되면
  ⇒ 그것은 포도 열매 노트(notes of grapefruit)를 가질 수 있다. 
• Phosphoric acid는
  ⇒ 단독으로 sweet notes를 부여하는 경향이 있으며, 
• Quinic acid는
  ⇒ a “clean” finish(깔끔한 마무리)를 준다 :
  ⇒ quinic acid는 건열(dry heat)되게 되면 부분적으로 락톤화되어
      bitter compounds을 형성한다 [5,11,20,108].
• Malic acid는
  ⇒ 많은 과일들에 존재하지만,
  ⇒ 사과 내 거의 모든 유기산들의 원인이며,
  ⇒ fruity, apple, 그리고 때때로 pear, peaches, 또는 plum notes를 음료에 부여한다;
  ⇒ 부드러운 남는 맛(a smooth lingering taste)과,
      비록 더 오래 가지만(longer lasting) citric acid 만큼 sharp하지 않은
      시큼한 맛(tartness)을 가진다 [25].
  ⇒ Malic acid는 식품 산업에서 플레이버를 증진하기 위해, 대개 citric acid와 결합하여 사용된다 [109].
• Lactic acid는
  ⇒ a buttery note를 전한다 [110,111]. 

 

• acidity는 또한, 그 성질(nature)과 우세(predominance)에 따라서, 
  desirable 또는 undesirable 할 수도 있을 것이다 [110,112].
• 바람직한 애씨더티(desirable acidity)는
  ⇒ 커피 음료의 쾌활성(vivacity)과 신선감(freshness)에 기여하며,
  ⇒ 단맛 지각을 증가(sweetness perception)시키고,
  ⇒ 어떤 경우들에서는 마른 과일(a dry fruit taste) 맛을 제공한다. 
• 과-발현된 애씨더티(over-expressed acidity)는, 한편, 
  ⇒ 불쾌할 수 있고(unpleasant),
  ⇒ 커피 드링크들의 이상한 맛들(unusual tastes)에 관련된다 [110,112].
• 예를 들어, citric and malic acids으로부터 나오는 acidity는
  ⇒ 보통 desirable하며 good quality를 가리킬 수 있다 [40,49,90,114];
• 한편 acetic acid는
  ⇒ fermentation 닮았다. 
  ⇒ Acetic acid는 소량으로는 전체적인 플레이버(global flavor)에 기여하고, 
      그 음료에 기분 좋은 sharpness를 부여할 수 있지만, 
  ⇒ 더 높은 농도들에서는 매우 불쾌(very unpleasant)할 수 있다 [110].
• 사실 acetic acid 뿐만 아니라,
  oxalic acid [8], propionic acid, 그리고 butyric acid [65,115]도
  ⇒ 품질에 부정적으로 영향 미치는 경향이 있다.  
• 비슷하게, tartaric acid는
  ⇒ 고농도에서 신 맛(a sour taste)을 만들 수 있으나, 
  ⇒ 저농도에서는 grape-like or winey notes를 낼 수 있고, 이는 포도내 존재에 관계된다. 
• 이 酸들은 본 장의 앞에서 언급된 바와 같이, 종종
  수확후 프로세싱 동안 열매의 과발효 또는 부적절한 발효(excessive or inappropriate fruit fermentation)에서
  유래하며, 결점두 블랙빈(black beans)의 경우처럼, 과도한 숙과(overripe)와 나무에서의 발효로 인해 만들어질 수도 있다. 
• 이런 원치 않는 어떤 산들은 로스팅 중에도 만들어질 수 있다 [5].
• 불쾌한 산들(objectionable acids) 이외에도,
  ⇒ black beans와 sour beans(컵 품질에 크게 영향 미침)은
      정상 콩들보다 더 많은 산성 특징들을 가지는 것으로 보이며 [116],
  ⇒ 미숙두(immature beans)는, acidity가 maturation에 따라 증가하므로, 
      더 낮은 acidity를 가지는 것으로 보고되었다 [116,117].   

 

• Brewing 후에는, perceived acidity가 temperature에도 불구하고 증가하는 경향이 있다. 
• 화학적 성분들은
  ⇒ 컵에서 서로 반응을 계속하며,
  ⇒ 약한 유기산들의 가수분해가 그런 것들 중 하나이며,
  ⇒ 이는 음료가 소비되기 전까지 드라마틱한 변화들에 공헌한다 [81,118].
• 우려진 커피를 핫플레이트 위에 계속 놓아두는 것은,
  ⇒ chlorogenic acid의 가수분해를 유발할 수 있고,
  ⇒ 이는 센서리 변화를 만들어내지만 [11],
  ⇒ 그런 변화들을 열화(staleness)에 관련시키는 것은 과학적으로 정립된 것으로 보이지 않는다. 
  
  
• 앞서 언급된 바와 같이, C. arabica and C. canephora 種의 종자들은
  다른 화학적 조성들과 센서리 특징들을 가지고 있다. 
• C. arabica는, 만일 적절하게 채취되고 프로세스된다면,
  ⇒ 더 풍부한 아로마(richer aroma) 이외에도,
  ⇒ C. canephora에 비해 (유기산들의 함량에도 불구하고), 
      higher (desired) perceived (desirable) acidity를 가지고 있으며 [30], 
  ⇒ 이는 상업적 가치를 증가시키는 몇 가지 원인들 중 하나일 수 있을 것이다 [30]. 
• C. canephora는
  ⇒ 보통 더 낮은 센서리 품질(lower sensory quality)을 가지며,
  ⇒ 음료에 “body”을 주기 위해 C. arabica와 함께 블렌드들에서 사용된다. 
  ⇒ 그러나, 확연한 애씨더티(pronounced acidity)가 항상 품질의 결정요인인 것은 아니므로,
      주의 깊게 수확되고 프로세스된 체리 열매들에서 나온 C. canephora 콩들은,
      여러 나라들의 gourmet markets에서 발견되는 아라비카 커피같이
      높은 비율의 결점두들과 이상한 플레이버(peculiar flavor)를 가지고 있는 아라비카 블렌드들보다는
      더 나은 품질 음료를 만들 수 있다.   

 

 22.7  Coffee Organic Acids and Health

 

Citric acid

 

• 有機酸들은,
  ⇒ 어떤 酸들은 식후혈당(postprandial blood glucose)과
      인슐린 반응들(insulin responses)의 저감을 초래하고 [119], 
  ⇒ 간을 건강하게 유지하며, 
  ⇒ 소화 과정에 도움이 되어 [120], 흥미로울 수도 있다. 
• 그런 것들과 그들의 파생물질들은 또한
  ⇒ 항산화물질 상승제(antioxidants synergists)로서 기능할 수도 있다. 
• Citric acid이 상승제의 일 예이다 [121,122].
• 주요 항산화물질들과 지질을 중간으로 산화시킴으로써 안정성과 활성도를 향상시킨다 [121,123,124].
• 『Coffee: Consumption and Health Implications』에서 논의된 건강효과를 가진 클로로겐산류 외에도,
  citric acid는
  ⇒ 건강에 관계되는 커피 내의 가장 중요한 지방족 산(aliphatic acid)인 것으로 보인다. 
  ⇒ 그것은 citrus fruits에서 천연적으로 농축되며 (레몬 조성의 약 5%, 오렌지 조성의 2%),
  ⇒ 커피에서 농도가 오렌지의 절반 가량일지라도, 그 잠재효과들을 알아 둘 가치가 있다.  
• 다른 화합물들의 항산화 기능의 증진 이외에도, citric acid는
  ⇒ 고농도에서
       뇌 조직에서 항산화 작용과 소염작용(antioxidant and anti-inflammatory activities)을 보였다 [125].
• Bryland et al.[126]
  ⇒ citric acid가 염증 지표들(inflammatory markers)을 줄이고,
  ⇒ 고혈당(hyperglycemia)에서 호중성 유출(neutrophil diapedesis)을 감소시켜
  ⇒ 혈관내피기능(endothelial function)을 향상시킬 수 있다는 것을 보였다. 
• 다른 스터디들에서는, 구연산염(citrate)이
  ⇒ 지질 과산화(lipid peroxidation)를 감소시키고, 
  ⇒ 염증(inflammation)을 하향조절했다 [127-129].
• 뇌와 간 조직의 독성 및 염증 조건들의 치료에서 citric acid의 사용이 제안된 바 있다 [125].
• 더욱이, citric acid의 경구투여(oral administration)는
  ⇒ 쥐들에서 유도된 간세포 손상(induced hepatocellular injury)을 줄이는 것으로 나타났다 [130].
• Citric acid (like malic acid)는 또한
  ⇒ 호냉성 및 중온성 미생물(psychrophilic and mesophilic microorganisms)에 대한
      항균제(antimicrobial agent)이기도 하다 [111,131,132].   

Pyroglutamate

 

• Pyroglutamate (피로글루탄산염)은 
  ⇒ 비록 매우 작은 커피 내 농도들에서라도,
  ⇒ 글루타티온(glutathione) 합성과 분해의 γ-글루타밀회로(gamma-glutamyl cycle)의 중간물질이다. 
• 이 아미노산은 커피 로스팅 중에 형성되고, 채소들에서 천연적으로 발생한다. 
• 많은 주목할 만한 인지향상효과(cognitive enhancing effects)를 가지고 있는 것으로 알려져 있고
• Galli & Barbas [2]에 따르면,
  ⇒ 이것은 또한 전통적으로 카페인에 연관되는 커피의 특성들 중 일부에 관계된다.
• 피로글루탄산염은
  ⇒ 동결건조 솔루블 커피(lyophilized soluble coffee)에서 크게 증가되고, 
  ⇒ 시중에서 기능식품으로 발견될 수 있다.  
• 커피에서와 같이 매우 작은 농도로 섭취되더라도 실제 효과가 여전히 평가될 수 있다 (기대될 수 있다). 

 

Oxalic acid

 

• 옥살산(Oxalic acid)은
  ⇒ 넛트, 과일, 채소, 곡물, 그리고 콩류(legumes)를 포함하여 많은 식물성 식품들의 보편적인 성분이며,
  ⇒ 커피에서는 아주 적은 량으로 존재한다. 
• 다량 소비는,
  ⇒ 골탈석회화(bone decalcification, 뼈 칼슘손실) 뿐만 아니라
  ⇒ 신장(kidneys)내 결석 생성과 같은 어떤 병증들을 유발할 수 있다 [135-137];
• 커피의 경우에는,
  ⇒ 옥살산 칼슘 결석(oxalate stones)을 처치하는 효과적인 수단으로서
      커피 내의 주요 지방족 산인 citric acid의 효과의 경구섭취가 제안된 바 있는 정도로
      그 양이 충분하지는 않다 [135–137].
  
  

Coffee acids and gastro-esophageal reflux

 

• 커피의 酸과 gastro-esophageal reflux (GER, 위식도역류)
• 커피 애씨더티는 모든 사람들의 건강에 동일한 방식으로 영향을 미치지 않는다.  
• 그 음료의 어떤 산들과 파생물질들이 항산화성분, 항-염증작용을 가지고 있다면 [11],
  다른 한편으로 어떤 사람들은 커피의 애씨더티에 민감하다.  
• 그런 경우에, 산성 식품과 음료의 소비가 여타 불편들 중에서
  ⇒ 소화불량(indigestion)과
      속쓰림(heartburn, 흉부작열감)의 형태로 신체적 불편을 초래하는데,
  ⇒ 특히 위산 역류나 위궤양(acid reflux or ulcers) 같은
      소화관 불편(digestive tract disorders)에 시달리는 사람들에게서는 더욱 그러하다 [85].
• Gastro-esophageal reflux, 또는 heartburn이라고 불리는 것은,
  ⇒ 위(stomach)와 식도(esophagus)의 연결부위에 있는
      괄약근(sphincter muscle)의 낮은 압박 때문에,
      위액(gastric fluid)이 식도로 역류(reflux)하는 것이 원인이다. 
  ⇒ 이런 컨디션에 시달리는 많은 사람들이 
      커피는 그런 통증을 유발하는 식제품 리스트에 포함될 수 있다고 말한다. 
• 비록, 일부 스터디들이 이것을 탐구하고자 시도한 바 있으나,
  역류에서의 커피 소비의 역할이 어떤지는 여전히 불명확하다. 
• 예를 들어, 커피 내의 몇 가지 화합물들과 뜨거운 온도에서 마시는 것이,
  위에서 처음 만들어 질 때에는 매우 산성인(약 pH 1.5), 위액의 생산을 자극한다고 보고한 바 있다 [138,138a].
• Chlorogenic acids,
  coffee wax에서 나오는 Nβ-alkanoil-5-hydroxytryptamides (C5HTs),
  그리고 caffeine이
  ⇒ 이런 효과를 촉진하는 것으로 생각되는 주요 화합물들이다 [85,138,139].
• 위산분비(gastric acid secretion)를 만들어내는 카페인의 자극 효과는,
  ⇒ 다른 쓴 화합물들의 경우에서 처럼
  ⇒ 가스트린(gastrine,위 점막에서 생기는 분비 촉진 호르몬) 생산의 유도 덕분에,
  ⇒ 구강 내의 그리고 위에 있는 쓴맛 수용체들(bitter receptors)에 연결되는 것으로 보인다 [138].
• 추가적으로, pyrogallol 같은 chlorogenic acid의 로스팅 산물도 
  C5HTs처럼 위점막(gastric mucosa)을 “자극(irritate)”한다고 가설화된 적이 있다 [85,140].
• 위액의 자극 이외에, 커피 소비는,
  일부 개인들의 하부식도 괄약근(lower-esophageal sphincter)에서의
  근육수축장애(muscle contraction impairment) (이완효과, relaxation effect)를 유발하여,
  이런 예민한 개인들에게 속쓰림을 촉진하는 것으로 생각된다. 
  ⇒ 이 효과는 카페인과 뜨거운 온도 탓인 것으로 귀인되어진 바 있다 [85,141].
• 커피 브루의 pH는 약산성이며,
  ┌ medium light 焙煎된 로부스타 콩들에서는 → 보통 5.8과 5.5 사이이며,
  ├ fresh light 焙煎된 아라비카 커피들에서는 →  보통 4.3에서 4.8 사이이고,
  ├ 더욱 보편적인 dark 로스트된 블렌드들에서는 →  pH가 더 높다 (약 5.0~6.3).
  └  솔루블 커피들의 경우에서는, →  pH는 4.7에서 5.2 사이이다. 
  ⇒ 이는 위액 pH의 경우나, 예를 들어 
      사과주스의 pH (pH 4.3~3.3)나
      감귤 주스 (pH 2.3~3.3)의 경우 보다 훨씬 더 높다 [4,85,113].
• 그러므로, 현재까지 이용가능한 지식에 기초하면,
  비록 일부 스터디들이 식품의 애씨더티의 쏙쓰림(heartburn)에 대한 기여를 지지하지만,
  ⇒ 뜨거운 온도(hot temperature)와 몇몇 화합물들에 의한
      위액생산의 자극과 식도괄약근의 이완(relaxation of the esophageal sphincter)이
      속쓰림(heartburn)의 가장 가능한 원인인 것으로 보인다 [85,142].
• 비록 임상 연구들이 이런 처치들이 인간의 그 질병에 대해 효과적이라는 것을 입증하지 않았지만,
  속쓰림을 감소시키기 위한 어떤 로스팅 전 처리(pre-roasting) 테크놀로지컬 방법들이, 개발되어져 왔다.
  ⇒ 독자적인 프로세스로서, 또는
      물 디카페인화나
      초임계 이산화탄소 디카페인화의 일부로서
         (카페인 외에 클로로겐산류와 여타 유기산 함량들이 감소함, 특히 water method의 경우에 그러함),
      Coffee wax를 줄이는 것 따라서 C5HTs 저감이 스팀-처치를 적용하여 얻어질 수 있다 [85].  

 

 22.8  Concluding Remarks

 

• 결론적으로, 비록 커피 유기산 조성이 오랫동안 연구되어 오고 있지만, 전반적인 커피 애씨더티에 대한 각 酸의 실제적인 공헌, 그리고 酸들과의 연관, 개인 소비자별 pH, titratable acidity, 그리고 perceived acidity 간의 관계, 뿐만 아니라 건강에 대한 커피 酸들의 효과들과 같이, 여전히 불명확하고 더 탐구가 필요한 측면들이 있다. 
• 커피 생산 산업에서 지난 10년 동안 기술적 프로세스들이 상당히 변화되어왔고, 커피 품질이 상당히 정련되어 옴에 따라, 프로세싱과 품질에 관계되는 새로운 조성 데이터가 개별 酸들 마다 필요하다. 
• 위식도 역류에서의 개별적인 특정 커피 화합물들과, 그것이 없었을 때의 개선된 조건들을 증명하기 위해 더욱 기작론적고 임상적인 스터디들이 필요하다. 
• 위산 분비에 대한 카페인의 자극효과에 관한 가장 최근의 결과들을 고려할 때, 클로로겐산 락톤들과 같은 쓴맛 커피 화합물들도 탐구 되어져야 할 것이다.   

 

 References