Abstract
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Introduction – acids in coffee
- 다른 어떤 생물학적 재료와 같이, 커피 콩들은
다양한 炭水化物, 脂質, 酸, 미네랄, 그리고 蛋白質, 더하기 카페인과 트리고넬린과 같은 여타 窒素-含有 化合物들을 포함하는 복잡한 化學的 組成을 가지고 있다 (Balzer 2008; Poisson et al. 2017; Farah 2019). - 각 成分의 정확한 量들은 커피의 種, 收穫 및 收穫後 加工方法, 缺點豆의 種類, 그리고 커피가 로스트 되는 方法에 의존한다.
- 일반적으로 말해서, green (unroasted) arabica coffee는 대략
┌ 50-60% carbohydrates (5-9%의 sucrose),
├ 15-20% lipids,
├ 10-15% proteins,
├ 3-5% minerals, 그리고
└ 1% caffeine로 이루어져 있다 (Trugo 1985; Smith 1985). - Robusta coffee (Coffea canephora)는
카페인은 더 많고 炭水化物과 脂質은 더 적지만 비슷한 組成을 가진다. - 센서리 觀点에서 볼 때, 커피에서 acids는 거의 틀림없이 가장 중요한 成分들 중 하나이다.
- Acids는 生豆의 11% 그리고 焙煎豆의 6% 정도로, 全體 質量의 큰 部分을 構成한다.
- 로스트된 콩들에 存在하는 특정한 acids의 絶對量 및 相對量들은 最終 컵 品質에 강하게 影響을 미친다 (Maier 1987; Galli and Barbas 2004).
- Acidity와 그 결과적인 知覺되는 酸味(perceived sourness)가 커피 品質에 있어 關鍵이라는 것은 널리 인식되고 있다.
- Acids는 taste와 flavor 그 자체를 賦與할 뿐만 아니라, 커피 品質 指標들의 플레이버 前驅物質들(flavor precursors)로서 일반적으로 인식되고 있다 (Borém et al. 2016).
- 知覺되는 애씨더티(Perceived acidity)는
커피업계 전문가들이 커피 品質을 採點하기 위해 사용하는 주요 카테고리들 중 하나이며,
선호 검사(hedonic testing)는 sourness가 消費者 嗜好의 주요한 推動要因 (a major driver of consumer liking)이 될 수 있다는 것을 보여주고 있다 (Cotter et al. 2021, Frost, Ristenpart, and Guinard 2019). - 보기에는 커피 브루의 pH와 滴定酸度(titratable acidity)에 대한 작은 變化들도
플레이버 프로파일들에 影響을 미치며 消費者 嗜好(consumer liking)에 影響을 준다 (Batali et al. 2021).
- 커피 내 acids는 일반적으로 두 가지 카테고리들로 나누어진다:
┌ organic acids (OAs) (有機酸들)
└ chlorogenic acids (CGAs) (클로로겐酸類) - Roasted coffees에서 이미 38가지의 organic acids가 識別되어 定量化되어 왔고,
green coffee에서는 citric, malic, and quinic acids가 가장 현저한 것으로 把握되어왔다
(Balzer 2008; Bähre and Maier 1999; Poisson et al. 2017). - Roasted coffee에서 green coffee에 비해 overall acidity가 增加하는 것은,
⇒ roasting 동안에 형성되는
formic, acetic, glycolic, and lactic acids의 增加 때문이다 (Ginz et al. 2000). - Sucrose (蔗糖)가
⇒ 이 acids의 주요한 前驅物質들로 작용하는데,
⇒ green coffee 內 sucrose 量의 差異가 궁극적으로 最終 acids의 量에
寄與할 것이라는 것을 의미한다 (Ginz et al. 2000). - 더욱이, 이미 生豆 內에 存在하는 citric and malic acid가
⇒ citraconic, glutaric, fumaric, and maleic acids와 같은
⇒ 다른 酸分解産物들(acid breakdown products)에게
前驅物質들로 機能할 수 있다 (Bähre and Maier 1999). - 어떠한 酸이든 그 量의 增加는
⇒ pH를 낮출 것이며
⇒ 滴定酸度(titratable acidity)를 增加시킬 것이다 (Engelhardt and Maier 1985a). - 커피는 또한 CGAs를 함유하는데,
⇒ 커피 열매가 익어 감에 따라 콩에 蓄積되는
⇒ 天然的으로 發生하는 生理活性的 化合物들이다 (Clifford and Kazi 1987). - CGAs는
⇒ 여러가지 다양한 quinic acid esters 또는 series of esters로 이루어져 있다 (Clifford 1985);
⇒ CGA 構造들의 대표적 예들이 Figure 1에 나와 있다. - CGA 콤플렉스는
⇒ 하위그룹들로 더 나뉘어질 수 있는데,
⇒ 이는 아실化 殘基들(acylating residues)의 數와 組成에 따라,
각 3가지의 異性質體들(isomers)을 가진다.
⇒ 이 下位그룹들은
┌ caffeoylquinic acids (CQA),
├ dicaffeyloquinic acids (diCQA), and
└ feruloylquinic acids (FQA)이다 (Clifford 1985). - 각 下位그룹 내에서, 각 isomer는,
⇒ 4-o-CQA (4-CQA)와 같이,
⇒ 보통 quinic acid ring 상에서 에스테르化(esterification)의 포지션으로 이름을 붙인다. - CGAs는
⇒ phenolic compounds으로 간주되어,
⇒ 生豆, 焙煎豆, 솔루블 커피에서 집중적으로 硏究되어져 오고 있다
(López-Froilán et al. 2007; Vignoli et al. 2014; Ludwig et al. 2012;
Herawati et al. 2019; Rao, Fuller, and Grim 2020).
- 커피에서 acids의 현저성이 있는 바, 다음과 같은 두 가지 근본적인 의문이 나온다:
┌ 각 酸이 최종 센서리 프로파일에 어떻게 影響을 미치는가, 그리고
└ 각 타입의 酸이 커피 콩 내에 얼마나 많이 存在하는가? - 불행하게도, 이런 질문들은 묻기는 쉬워도, 포괄적인 방식으로 답하기는 어렵다.
- 커피 같은 복잡한 푸드 매트릭스 내의 個別 酸들의 센서리 影響에 대한 評價는 사소하지 않다;
더욱이 커피에 관한 발표된 科學的 文獻은 複數의 커피 種들, 焙煎度, 抽出方法, 그리고 分析技法들에 걸쳐, 많은 異質的인 方式으로 존재하는 酸들의 量을 기록하고 있다. - 로스트 된 커피의 레벨들을 정의하는 普遍的인 基準이 없으며,
이는 복수의 로스트 구분들 사이에서 로스팅 프로세스에 의존적인 酸 濃度들의 比較에 도전하는 것을 특히 어렵게 하고 있다. - 그래서, 커피內 酸들에 관한 硏究는 매우 연결이 안되는 상태로 남아 있다
– 커피에서 얼마나 산 레벨들이 다른 가에 관한 일반적인 트렌드가 불명확하고 해결되지 않고 있다. - 지금까지 커피 酸들에 관한 硏究를 綜合하려는 가장 包括的인 試圖는
2008년에 Balzer에 의해 提示되었는데, 그는 1985년 Woodman에 의한 先行硏究를 업데이트하였다. - Balzer의 硏究는
로스팅 동안 酸 組成에서의 變化들과 그로 인한 센서리 特徵들에 대한 影響을 설명한 최신 발표물들의 個別的 結果들을 要約하였다. - 그러나, 지금까지 여러 분야들에서 발표된 연구들로부터 個別 酸들의 影響과 濃度들에서의 일반적인 트렌드를 綜合하려고 試圖한 硏究는 없었다.
- 本 論文의 主要 目的은,
- 아라비카 커피와 로부스타 커피의, 생두와 배전두의 酸 組成을 식별하고자 했던 과학적 문헌들에 대한
철저한 리뷰와 메타-分析을 제시하여 - 결과적인 센서리 프로파일들에 대한 통찰을 제공하고자 하는 것이다.
- 129개의 發表 論文들로부터 나온 7,000개가 넘는 데이터 포인트들이
light, medium, dark로 定性的으로 표시되는 焙煎度를 가진 하나의 데이터베이스에 綜合되었다. - 보충자료로서 포함된 관련 데이터베이스 내의 원시자료 뿐만 아니라, 여기서 제시된 數値들은,
다양한 샘플 타입들별로 커피 내 酸 레벨들을 정리하는 업데이트되고, 완전한 리소스를 提供하며,
미래 커피 연구를 위한 가이드 및 레퍼런스로서 기능하고자 한다. - 本 論文의 나머지 부분은 다음과 같이 組織되어져 있다.
- “Coffee acids and sensory quality” 섹션에서
⇒ 우리는 커피內 特定 酸들의 센서리 測定들에 관한 현존 문헌들에 대한 상세한 리뷰로 시작한다. - “Meta-analysis methodology” 섹션에서
⇒ 우리는 커피內 酸 濃度들에 관한 문헌에 대한 메타-分析을 위한 方法論을 說明한다. - “Meta-analysis results” 섹션에서는
⇒ 그 메타-分析의 結果를 提示한다. - “Discussion” 섹션에서는
⇒ 메타-分析의 示唆點들과, 커피內 酸들의 役割에 관한 해소되지 않은 質問들을 論議함으로써 結論을 내린다.
Coffee acids and sensory quality
Overall sensory impressions of individual coffee acids
- 個別 酸들은 sourness에 貢獻하는 것을 넘어 고유한 센서리 特性들이 있다.
- Citric, acetic, formic, malic, quinic, pyruvic, succinic, fumaric, tartaric, and lactic acid은
모두 신맛을 내는 酸들이지만,
⇒ acetic acid의 특징적인 식초 향(vinegar aroma),
⇒ pyruvic acid의 탄 카라멜(burnt caramel) 플레이버, 또는
⇒ formic acid의 톡 쏘며 발효된(pungent and fermented) 아로마와 같이,
이 酸들 중 어떤 것들은 다른 아로마 特質들을 가지고 있다
(The Good Scents Company Information System n.d.; Hartwig and McDaniel 1995;
Rubico and McDaniel 1992). - 신맛 이외에도, formic, quinic, succinic, and caffeic acids와 같은 많은 酸들은
지각적으로 쓴맛(bitter taste)을 가진다
(Frank et al. 2007; The Good Scents Company Information System n.d.; Rubico and McDaniel 1992). - quinic acid와 lactic acid 같은 有機酸들은
astringency의 mouthfeel과 화학적 미감(chemesthetic sensation)에 공헌한다
(Hartwig and McDaniel 1995; Neta, Johanningsmeier, McFeeters 2007; Rubico and McDaniel 1992). - 마지막으로, 有機酸들은 fumaric, tartaric, and oxalic acid의 특성인
플레이버 增進者들(flavor enhancers)로서 作用함으로써 센서리 特質에 더 추가적인 이익이 될 수 있다.
(The Good Scents Company Information System n.d.; Neta, Johanningsmeier, McFeeters 2007). - 이 모든 유기산들과 그들의 센서리 특성들에 대한 개관이 Table 1에 나와 있다.
| Table 1. Reported sensory properties of various organic acids found in coffee. | |
| Acid | Reported Sensory Properties |
| Citric | Sour, odorless(a,b) |
| Acetic | Sour (higher intensity than others), salty, vinegar aroma(b) |
| Formic | Sour and bitter taste, chemical, pungent, fermented aroma(a) |
| Malic | Sour, odorless(a,b) |
| Quinic | Sour, bitter, astringent but overall lower intensity(c) |
| Pyruvic | Sour, vinegar, burnt caramel(a) |
| Succinic | Sour, bitter, odorless(a,c) |
| Oxalic | Bland, caramel, mild, some results suggest it is a flavor enhancer(a,d) |
| Fumaric | Sour, odorless alone, enhances fruit flavors(a,e) |
| Tartaric | Sour, odorless alone, enhances fruit flavors(a,e) |
| Lactic | Sour, astringent, acrid(b,e) |
| Glycolic | Mild buttery aroma(a) |
| Caffeic | Intensely bitter(f) |
| a The Good Scents Company Information System n.d; b Hartwig and McDaniel 1995; c Rubico and McDaniel 1992; d Holm, Aston, and Douglas, 1993; e Neta, Johanningsmeier, and McFeeters 2007; f Frank et al. 2007. |
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- CGAs의 感覺受容的 特性들은, 有機酸들과 달리, 비교적 얼마 되지 않는 소수 스터디들의 주제 이어왔다.
- 순수 CGAs의 센서리 特性들에 관한 제한된 관찰들 중에서,
⇒ 5-caffeoylquinic acid가 소량의 bitterness가 있으면서
free quinic acid에 비해 아주 조금 신(acidic) 것으로 분석된 바 있고, 그리고
⇒ di-CQA mixtures가 쓴맛 강도가 증가하고
metallic taste와 astiringent quality를 가지는 것으로 분석된 바 있다
(Clarke and Macrae 1985; Ohiokpehai n.d.; Upadhyay and Mohan Rao 2013). - 몇 가지 유기산들과 비슷하게, 5-CQA는,
⇒ 특히 휘발성 플레이버 가용성의 메커니즘(mechanism of enhanced volatile flavor solubility)을
통하여, 플레이버 증진에 공헌할 수 있다는 어떤 증거가 있다 (King and Solms 1981). - 커피의 CGAs가 아닌, pure CGAs에 대한 제한적 분석은
혼동요인들 없이 CGAs의 센서리 영향에 관한 결론을 내리는 것을 어렵게 한다.
Effect of acid concentrations in green coffee
on sensory quality of roasted coffee
- Organic acids는
green coffee에서 그 열매의 일부로서 자연적으로 발생하여,
첫 酸 含量(initial acid content)이 로스팅 중 酸 分解와 形成에 대한 알려진 메커니즘들에 기초한
品質指標가 될 수 있다. - ┌ Acetic, formic, lactic, and glycolic acid는
│ ⇒ 로스팅 중 carbohydrates로부터 形成되는 경향이 있고
└ citric and malic acid는
⇒ succinic, fumaric, maleic acid 등으로 分解된다 (Balzer 2008). - Chlorogenic acids은
⇒ 로스팅 동안에 chlorogenic acid lactones를 形成하며,
⇒ 이는 bitterness를 賦與한다(Frank et al. 2007). - 이런 지식에 기초하여, 케모센서리 스터디들이
센서리 品質의 豫測者로서 acids in green coffee를 탐구해오고 있다. - Green coffee acidity
⇒ 天然的 多樣性이나 接種(inoculation)을 비교하면서
醱酵들 間 差異를 檢討하는 微生物學的 硏究들의 초점이었다. - Reis Evangelista et al. (2015)
⇒ “temporal dominance of sensation” approach를 사용하여,
⇒ 비록 로스트된 커피들의 커핑 스코어들에서는 全般的인 差異가 없었지만,
⇒ green coffee 내의 더 높은 lactic, malic, and citric acid이
로스팅에서 more citric and herbaceous perceptions에 공헌했고,
⇒ 반면, 더 낮은 acid한 green coffee 샘플들은 로스팅에서
더욱 nuttier한 것으로 知覺되었음을 發見. - Ribeiro et al. (2018)
⇒ 自然發生的 醱酵(spontaneous fermentation)의 微生物群(microbiome)에서의 差異들이
플레이버 뿐만 아니라 커핑 스커어들에도 影響을 미쳤음을 보였는데,
⇒ citric acid scoring에서 더 높은 品種이 커핑 스코어들에서 더 높은 점수를 얻었다. - 天然의 微生物學的 多樣性에 관련된 플레이버 差異들에 의해 나타나는 바와 같이,
微生物 接種도 品質 差異들에 貢獻한다는 것도 밝혀진 바 있다. - Pereira et al. (2016).
⇒ 醱酵 동안에 lactic acid bacteria 接種은
⇒ lactic, citric, acetic, fumaric, and malic acid를 增加시켰고,
⇒ 커핑 스코어 增加와,
⇒ fruity, pineapple, 그리고 banana 플레이버들의 더 높은 知覺을 招來했다. - Ribeiro et al. (2016)
⇒ Dry processing 동안의 Yeast (Saccharomyces Cerevisiae) 接種도
⇒ citric acid에서의 增加와 더불어 커핑 스코어를 向上시켰다. - Chlorogenic acids in green coffee
⇒ 로스트된 커피의 센서리 品質에 대한 前驅物質들로서 役割에 대해
훨씬 더 집중적으로 연구되어오고 있다. - Farah et al. (2006)
⇒ 이들의 기초적인 연구는 로스팅 후에 빈약한 커핑 스코어를 받은,
특히 종종 musty 또는 medicinal으로 묘사되는 “Rio” off flavor를 가진 커피들에서
더 높은 농도의 5-CQA and FQA를 보여주었다.
⇒ 그러나, 더 최근의 논문들은 이 해석에 의문을 제기했다.
⇒ 어떤 결과들은, 더 낮은 고도에서 자란 커피들이
더 높은 overall chlorogenic acids in green coffee와
더 낮은 cupping scores in roasted coffee를 보여주어
Farah et al.의 연구결과들을 지지한다 (Martins et al. 2020);
⇒ 그러나, 다른 실험들은
더 높은 성장고도들에서 더 높은 chlorogenic acids와
후속의 향상된 컵 스코어와 플로럴 플레이버라는 반대의 결과를 보여준다 (Worku et al. 2018). - Lemos et al. (2020).
⇒ green robusta coffee에서,
⇒ FCQA, diCQA, FQA, CQA, ferulic, and caffeic acid이 모두 긍정적인 컵 品質에 聯關되었고,
⇒ quinic acid 만이 더 낮은 점수에 聯關되었다. - De Maria et al. (1994)
⇒ green Coffea arabica로 한 스터디에서,
⇒ 3,4-diCQA가 sweetness와 full body에 聯關되었던 반면,
⇒ 3,5-diCQA는 astringency와 immature bean taste에 聯關되었음을 보였던 반면, - dos Santos Scholz et al. (2018)
⇒ 3,5-diCQA (5-CQA와 4,5-diCQA와 더불어)가 컵품질 스코어들이 肯定的으로 聯關되었음을 發見했다. - Rendóon, De Jesus Garcia Salva, and Bragagnolo (2014)
⇒ 保管된 커피 生豆 內의 5-CQA도
⇒ 어쩌면 coffee freshness에 대한 센서리 知覺의 原因일 수 있었음을 發見했다. - 이런 서로 전혀 다른 結果들(disparate results)은
生豆 內 酸 濃度(acid concentrations in green coffee)와
결과적인 센서리 品質들 間의 相關에 관해 감별되어야 할 것이 많이 남아 있음을 가리킨다. - 앞서 언급된 바와 같이,
pure CGAs의 센서리 特性들에 관한 문헌 부족으로,
CGA 濃度들과 센서리 品質 간의 보고된 相關들로부터 因果的 結論들을 끌어내기는 어렵다. - 生豆內 品質 指標들에 대한 이해가
農夫들과 生豆購買者들에게는 관심이 되지만,
궁극적으로 로스팅 중의 變化와 브루잉에서의 抽出로부터 상당한 량의 變動이 있을 것이다.
Correlations between acid concentrations and sensory quality
of roasted and brewed coffee
- 로스팅 동안에 발생하는 모든 複雜한 化學反應들 때문에, 더욱 直接的인 어푸로치는
┌ 로스트된 커피와 추출된 커피의 化學的 組成과
└ 知覺되는 센서리 品質들 간의 相關을 찾아보는 것이다. - roasted coffee의 pH와 titratable acidity를 보면,
⇒ 어떤 스터디들은, acidity의 增加가
知覺可能한 신맛(perceptible sourness) 增加와
쓴맛(bitterness) 減少에 相關되었음을 보였던 (Kim et al. 2018), 반면
⇒ 다른 스터디들은, 더 높은 acidity가
bitterness를 포함하여 더 높은 전체적인 플레이버 强度(higher overall flavor intensity)의
인디케이터임을 가리킨다 (Cordoba et al. 2020; Voilley et al. 1981). - Higher measured acidity (lower pH와 higher titratable acidity 두가지 모두)도
lower consumer liking에 聯關되었지만,
전문가들에 의해 커피가 평가되었을 때에는,
pH 차이들이 sourness 차이를 받드시 초래하는 것은 아니었다
(Rodriguez, Guzman, and Hernandez 2020; Manzocco and Lagazio 2009). - 반대로, titratable acidity는
liking of acidity와 相關되며 (Batali et al. 2021), - acidity liking은
⇒ 어떤 消費者들은 매우 肯定的으로
다른 消費者들은 否定的으로 反應하는
⇒ brewed coffee에 대한 消費者 群集 選好들 間 差異의 主要 드라이버이다 (Cotter et al. 2021). - pH and titratable acidity는
⇒ 存在하는 모든 acids의 totality를 反影한다; 특정한 個別 酸들의 影響은 더 複雜하다. - Acetic acid
⇒ roasted coffee에서 흔히 관찰되는 acid이며,
⇒ more perceptible sourness에 聯關될 뿐만 아니라,
⇒ rancidity, astringency, and bitterness에도 聯關된다
(Pérez-Martínez et al. 2008a, 2008b; Xu et al. 2019). - Acetic acid 뿐만 아니라 propanoic acid
⇒ Coffea canephora에 대한 ranked and paired 選好 테스트들에서
⇒ liking에 否定的으로 相關된다 (Kalschne et al. 2018). - Acetic acid 增加 뿐만 아니라
caffeic, citric, 5CQA, malic, nicotinic, and tartaric acid
⇒ overall flavor intensity를 增加시키지만,
⇒ cupping score를 반드시 增加시키는 것은 아니다 (Khamitova et al. 2020a). - 그러나, 다른 스터디들에서는
acetic acid와 3-methylbutanoic acid의 더 높은 농도들은
⇒ 향상된 flowery, fruity, bitter, spicy, and woody characteristics에 연관되었고,
⇒ 이들 중 일부는 커피에서 바람직할 수 있는 것들이다 (Liberto et al. 2019). - Sittipod et al.은 더 잘 알려지지 않은 OAs의 영향을 검토하여,
⇒ 3-O-caffeoyl-4-O-3-methylbutanoyl quinic acid가
flavour modulation에 의해 flavor activity 하나만이 아니라
cup quality를 향상시켰음을 발견했다 (Sittipod et al. 2019). - 이 결과는 acids가
⇒ 그 자체의 實質的인 플레이버를 가지고 있는지 여부에 상관없이,
⇒ 플레이버 調節者와 增進者(flavor modulators and enhancers)로서의 作用한다는
一般的인 트렌드와 一致한다 (Hartwig and McDaniel 1995). - Chlorogenic acids
- Clifford and Ohiokpehai (1983)
⇒ 푸드의 astringency에 貢獻한다고 최초로 보고되었고,
⇒ 특히 di-CQA는 0.05-0.1 mg/mL에서 perceptible astringency를 가진다고 했다. - Frank et al. (2007)
⇒ Coffee bitterness에 관한 프랭크 등의 硏究는 3-CQA, 4-CQA, 그리고 5-CQA를 探究했는데,
⇒ 酸-派生的 락톤들(acid derived lactones)이
acid precursors 보다 커피의 bitterness에 더 많이 寄與했음을 發見. - Pérez-Martínez et al. (2008a)
⇒ 비록 acetic acid와의 追加的인 相關 때문이었을지도 모르겠으나,
⇒ 5-CQA concentration가 sourness와 相關되었음을 發見. - Pérez-Martínez et al. (2008c)
⇒ 같은 그룹에 의한 후속 연구에서 냉장한 커피 음료들에서 shelf life를 탐구,
⇒ 5-CQA가 “pleasant acidity”에 연관되었고,
⇒ 시간 경과에 따라 caffeic and quinic acid으로 분해되므로
처음의 “unpleasant sourness”를 대체한다. - 그러나, 몇 가지 다른 스터디들은 CGAs와 bitterness 간의 관계를 보고해오고 있고,
- Gloess et al. (2013)은
⇒ 근적외선 스펙트로스코피(near infrared spectroscopy)에 의해 측정된
⇒ higher overall CGA concentration를
higher bitterness와 higher cupping score에 連結시켰다. - Ribeiro, Ferreira, and Salva (2011)
⇒ higher 3- and 5 – CQA concentrations가
bitterness와 astringency 두가지 모두에 肯定的으로 相關되었음을 發見. - 이 스터디들은 CGAs만을 檢討했지만,
다른 acids가 센서리 느낌들(sensory impressions)에 대한 攪亂要因(confounding factor)으로
作用할 수 있다는 것을 주지하는 것이 중요하다.
⇒ 예를 들어, quinic acid는 bitterness와 강하게 相關되는 반면
CQAs가 sourness와 강하게 相關된다는 것을 보인 바 있으며 (Wei et al. 2014),
⇒ 그리고 이 硏究者들은 CQAs의 quinic acid로의 分解가
실제로 커피에서의 bitterness를 誘發하는 CQAs의 報告의 原因이 될 수도 있을 것이라고 推測한다. - 추가적인 證據는
커피의 타입도 케모센서리 스터디들을 攪亂할 수 있을 것이라고 한다. - Salamanca et al. (2017)
⇒ washed arabica, natural process arabica, 그리고 robusta로 만들어진 espresso들 간의 比較 結果,
⇒ 서로 다른 커피 타입들의 5-CQA content와,
acidity와 bitterness 두 가지 모두 간의 相關들이 달랐음을 보였다.
⇒ ramp-up temperature gradient espressos에서 5-CQA가 가장 높았지만,
⇒ bitterness와 acidity는 커피 타입들과 프로세싱 方法에 依存的이었다. - Zanin et al. (2016)
⇒ 서로 다른 프로세싱 方法들은
⇒ 커피들 내의 chlorogenic acid content의 높은 差異가 모두 있었지만,
⇒ 커핑에서 스코어들의 差異는 없었다. - 마지막으로, 5-CQA가 센서리 品質에 실질적으로 貢獻하지는 않는다는 것을 제시하는 違背的 證據가 있다.
- Sieber, Berger, and Nieter (2018)
⇒ 예를 들어, 抽出된 커피에 存在하는 5-CQA 98%의 酵素的 減少(enzymatic reduction)가
플레이버를 유의하게 變化시키지는 않았다. - Kraehenbuehl et al. (2017); Siebert, Detering, and Berger (2019)
⇒ chlorogenic acid lactones의 chlorogenic acids로의 加水分解는
⇒ lactones에 基因하는 bitterness를 減少시켰지만, 다른 어떠한 센서리 屬性들도 增加시키지 않았다.
⇒ 그러나, 5-CQA가 caffeic acid으로 加水分解되었을 때는,
그 커피는 more sour, bitter, and burnt한 것으로 知覺되었다. - 이 觀察들은
⇒ chlorogenic acids가 커피 플레이버에 많이 貢獻하지는 않지만,
그들의 派生物質들은 貢獻한다는 것을 말한다. - 플레이버, 品質, 그리고 消費者 嗜好(consumer liking)에 대한 chlorogenic acids의 貢獻에 관한
標的化된 그리고 體系的인 探究의 여지가 아직 상당히 많다.
Meta-analysis methodology
- 커피內 acid 組成에 관한 더욱 완전한 그림을 얻기 위해 우리는,
科學的 文獻에 대한 大規模 리뷰와 메타-分析을 遂行했다. - Web of Science, Google Scholar, 그리고 the University of California Library catalog를
2020년 4월부터 12월까지 커피 샘플들 內의 acid의 量에 관한 데이터를 포함하는 發表 論文들을 檢索하였다.
⇒ 이 檢索은 커피內 acid의 全體 量(보통 total titratable acidity로 表現됨)이 아니라
커피內의 個別 CGAs와 OAs의 濃度 測定들에 명확하게 集中되었다.
⇒ 액세스는 데이터베이스 서치 期間 동안 COVID-19 制約들 때문에
發表論文들의 온라인 버전들에만 한정되었다.
⇒ 온라인에서 직접적으로 구할 수 없는 아티클들은 圖書館간 貸出 要請을 통해 入手되었다.
⇒ 英語 以外의 言語로 發表된 아티클들의 경우에는, 그 아티클을 읽기 위해 飜譯 웹사이트가 사용되었다. - 클로로겐酸 또는 有機酸들의 絶對量에 관한 구체적인 데이터를 위해 Abstracts와 full texts를 檢討하였다.
- CGAs 또는 OAs의 存在, 相對的 量, 또는 形成 徑路만을 檢討한 아티클들을 排除되었다.
- 사용된 커피의 본래 質量을 包含하지 않고 mg/L 單位로 CGAs 또는 OAs를 報告한 페이퍼들은,
⇒ mg/L의 단위로 된 량이 mg/kg의 단위로 된 量과 直接的으로 比較될 수 없다는 사실 때문에 排除되었다
(mass in wet basis 대 mass in dry basis의 比較). - 만일 그 發表物이 앞서의 條件들에 充足되는 구체적인 CGAs 또는 OAs의 量을 包含했으면,
그 다음에는, 모든 焙煎度, 抽出 타입들, 그리고 커피 種들이 包含되었고,
디카페인化 커피와 인스턴트 커피는 除外되었다. - 발표물이 스토어-구입 샘플들에 대한 데이터를 列擧했다면, 그것들은 包含시켰다.
- 어떤 경우들에는, 배전도와 커피 種이 明示되지 않았는데,
이런 데이터 포인트들은 “unspecified”라는 카테고리로 分類되었다. - 이 리뷰의 目的을 위해,
Coffea arabica는 “arabica” 커피, 그리고
Coffea canephora는 “robusta” 커피로 指稱될 것이다. - 한 가지 매우 複雜한 要因이 焙煎度(roast level)인데, 이는 酸 濃度들에 크게 影響을 미치지만, 정밀하게 計量化하기가 매우 어렵다; “dark roast”와 같은 主觀的인 焙煎度 表現들은 보편적으로 수용되는 정의가 없다.
따라서 우리는, 메타-분석의 목적을 위해, 보고된 焙煎度들을 다음과 같은 方法論을 사용하여 3가지 카테고리들로 半-定性的 分類를 遂行했다 ➡ light, medium, dark. - 發表論文들의 구체적인 데이터에 대한 roast levels는 다음 4가지 방법들 중 하나로 決定되었다:
(1) 그 發表論文의 자체-묘사된 焙煎度 ;
(2) 그 發表論文에서 보고된
┌ 로스팅 중 水分 損失量 (11-13%=light, 14-16%=medium, 17-20%=dark) 또는
└ organic roast loss percentage (ORL%) (2-4%=light, 4.1-5.5%=medium, 5.6-7%=dark)
(Perrone et al. 2008; Weers et al. 1995);
(3) 그 發表論文에서 보고된 로스트된 콩들의 L*a*b* color values
┌ L* 30 → light,
├ L* 25 → medium,
└ L* 20 → dark
(Chindapan, Soydok, and Devahastin 2019); or
(4) 그 發表論文이 위 3가지 중 어떤 것도 언급하지 않았다면 “unspecified”로 분류. - 만일 그 發表論文이 焙煎度에 대한 세밀한 劃定을 제공했다면 (예를 들어, “light roast” 그리고 “very light” roast 등), 그러면 우리는 그 샘플들을 우리의 3가지 廣範한 카테고리들에 가장 가까운 것으로 分類하였다.
- 끝으로, 어떠한 焙煎度에 대한 標式이 없이 단순히 “roasted”라고 表現된 샘플들은, “roasted”라는 標示를 그대로 維持시켰고, 전체로서의 roasted coffee를 비교할 때 包含시켰다 (Correia, Leitão, and Clifford 1995; Agnoletti et al. 2019).
- 추가적으로, green coffee와 roasted coffee를 비교하면서,
roasting이 有機物 分解를 招來하고, 따라서 dry basis에서 質量 含量(mass content)으로 變化시키는데, green coffee는 종종 wet basis로 보고되므로, 그 두 測定量(measures)를 標準化하는 것이 어렵게 된다는 것이 주지되어야 한다. - 우리는 roast level이 매우 정성적이며, 焙煎度 測定方法들이 크게 다르며, 이 論文에서 使用되는 roast level 表示들은, 引用된 論文들에서 구할 수 있는 情報에 기초한 近似(値)라는 것을 强調한다.
- 비슷하게, 분석을 위한 酸들의 抽出도 論文들마다 크게 差異가 난다. 만일, 메탄올 같은 化學的 솔벤트가 사용되었으면, 그 抽出 타입은 “solvent”라고 表示했고, 熱水에 커피 가루를 담궜으면, “immersion”이라고 하였다; 각 논문들에서 “French press” 또는 “espresso” 같이 抽出 타입들이 명시적으로 언급되었으면, 그 表現들을 데이터 蒐集에서 그대로 維持하였다.
- 마지막으로, 모든 測定들은 比較를 單純化하기 위해 mg/kg으로 變換되었다.
따라서, 논문들에서 보고된 單位들이 종종 變換되어야 했는데, 예를 들어 g/kg이라는 單位는 1,000을 곱해 mg/kg의 單位에 맞췄다. 경우에 따라, 논문들이 mmol/kg의 單位들로 濃度들을 보고한 경우들에서는, mg/kg으로 變換하는데 그 특정 酸의 分子量이 使用되었다. 끝으로, mg/L의 單位로 데이터를 提示하고 본래의 抽出 레시피(커피 grams 數와 물의 liters)를 포함시킨 論文들에서는, 마른 분쇄 커피들로부터 완전한 抽出을 假定하여, 커피 그 brew recipe를 사용하여 데이터를 mg/kg의 單位로 變換하였다. - 23가지 CGAs와 26가지 OAs에 대한 데이터가 蒐集, 分析되었다.
- 커피에는 38가지의 OAs가 定量化되어져 왔지만 (Bähre and Maier 1996; Bähre and Maier 1999),
많은 것들이 微量으로 存在하고, 공통적으로 報告되지는 않고 있다. - 2개의 論文들 이하에서 報告된 것들과 0.01mg/kg 미만의 量을 가진 것들은 分析에 包含시키지 않았고, 이것이 本 리뷰에서 分析된 total OAs에서의 差異를 說明한다.
- Chlorogenic acids에서 널리 報告되는 것들은
total CQA, 5-CQA, 4-CQA, 3-CQA, total diCQA, 그리고 total FQA이다. - 어떤 논문들은 각 isomer를 계량화하는 대신 한 계열의 전체 농도들(“Total diCQA”)만을 보고하는데,
그래서 논문들에 걸쳐 비교하기 위해 3가지 카테고리들이 만들어졌다
⇒ “Total CQA”, “Total FQA”, and “Total di-CQA” (Anthony, Clifford, and Noirot 1993). - 이 카테고리들 각각은 그 class의 각 isomer의 sum(합)을 포함한다;
예를 들어, “Total CQA”는 5-CQA, 4-CQA, 3-CQA의 sum이다. - 초창기 연구들은
커피에서 27가지의 고유한 CGAs를 識別하였지만(Clifford et al. 2003, Clifford et al. 2006),
더 최근의 연구들은 아라비카와 로부스타 커피의 生豆와 焙煎豆에 存在하는
137가지나 되는 고유한 하이드록실시나모일 誘導物質(hydroxycinnamoyl derivatives)을 識別해오고 있다
(Asamenew et al. 2019). - 일부 종류들의 제한적인 再發(2개 이하의 논문들에서 나오는 것)은 데이터 蒐集에서 除外하였다.
- 일단 데이터가 蒐集되면, 합쳐져 分析되어 box plots와 column charts를 作成하였다.
- 여기서 나온 모든 box plots에서,
⇒ 그 box의 bottom과 top은 25 百分位와 75 百分位(percentile)를 각각 나타내며,
⇒ 굵은 검정선(밴드)은 中位數(median)를 가리킨다 ;
⇒ 휘스커(whiskers, 수염)는 異常値들(outliers)을 除外한 최대값들과 최소값들을 나타낸다
⇒ (다음과 같이 계산됨 :
25百分位數 - 1.5 × 四分位數 範圍 ~ 75百分位數 – 1.5 × 四分位數 範圍). - 각 box plot은 또한 각 샘플 사이즈도 表示함 (n으로 表記).
- 각 카테고리 (arabica와 robusta, OA와 CGA)에서,
個別 데이터 포인트들에서 상위의 6가지 acids가 여기서 提示된 詳細 box plots를 위해 選定되었다. - 우리는 모든 데이터가 보충 데이터베이스에서 이용가능하다는 것을 강조하는 바이다.
- OAs와 CGAs에 대한 추가적인 統計分析들은 소프트웨어 R (version 4.0.2)를 사용하여 遂行되었다
(R Core Team 2020). - 커피 타입들간 差異들, green coffee와 roasted coffee 간 差異들의 統計的 有意性을 檢定하기 위해
⇒ 二元 分散分析(Two-way ANOVA)이 사용되었고,
⇒ 그 다음에, agricolae 패키지로 Fischer’s LSD test를 사용하여 集團들로 區別하였다. - 광범한 文獻 檢索 結果, 要求되는 基準들에 맞는 129개의 論文들이 나왔다.
- Table 2와 Table 3에는
⇒ 이 메타-분석에 포함된 레퍼런스들이 列擧되어 있고, 뿐만 아니라
⇒ 각 스터디의 實驗 디자인에 대한 간단한 要約도 나와 있다. - 최초로 1959년에 遂行된 硏究로 시작하여 2020년 遂行 論文까지에 이르며,
이 發表論文들은 23가지 CGAs와 26가지 OAs에 대한 총 6,501개의 酸 濃度 測定들을 包含한다. - 여러 CGAs의 각 이성질체들(isomers)에 대한 合算(예들 들어, total CQA 算出을 위해) 결과,
추가적으로 2,133개의 데이터 포인트들이 나왔다;
⇒ 따라서, 메타-분석에서 총 8,634개의 濃度들이 算出되었다. - OAs 對 CGAs에 관해 遂行된 스터디들의 수에 큰 不均衡이 있다;
⇒ 壓倒的 多數의 데이터가 CGA 分析으로부터 오며, 5,040개의 測定値들(대략 전체의 78%)이며,
⇒ 나머지가 OA 分析에 관련된 것으로 1,461개의 酸 濃度들이다 (전체의 22%). - CGAs 分析의 경우에,
arabica 샘플들에서 2,111개의 濃度 값들이 나온 반면(전체 CGAs의 42%),
robusta 샘플의 경우에는 1,112개에 불과하였다 (전체 CGAs의 22%). - 반면 organic acid 리서치의 경우에는,
arabica(613개의 濃度 값들; 전체 OAs의 42%)와
robusta(456개의 濃度 값들; 전체 OAs의 31%)의 量이 비슷했지만,
arabica 샘플들이 역시 가장 보편적이었다. - 分析된 데이터는
⇒ 광범한 焙煎들, 抽出 타입들, 原産地들(origins), 그리고 其他 實驗 파라미터들을 포함한다.
⇒ 그러나, 대략 arabica와 robusta 두 데이터의 약 40%가 green coffee로부터 왔다. - 추가적으로, 데이터는 roasts 別로 均一하게 分布되어 있지 많은데,
CGAs와 OAs 두 경우 모두 light roast와 dark roast로부터의 데이터가 가장 적었다. - 끝으로, 데이터가 매우 적은 OAs가 많다.
⇒ 檢索된 모든 文獻들에 걸쳐, 濃度 값들이 10개가 넘는 것은
Arabica의 경우는 겨우 14가지 OAs, 그리고
robusta의 경우는 겨우 9가지 OAs임을 발견했다.
Meta-analysis results
- 編纂된 데이터베이스로 인하여 커피 酸 濃度들에 대한 詳細한 分析이 가능해진다.
- 먼저 OAs에 集中해보면,
- Arabica의 경우 ……………
- Citric acid와 malic acid는
arabica에서 로스팅과 함께 감소하며,
특히 green coffee를 medium roasted coffee에 비교할 때 더욱 그렇다 (Figure 2).
작은 샘플 사이즈 때문에, medium roast에서 dark roast로의 진행이
citric acid와 malic acid 의 레벨들을 더 감소시키는지 여부는 불명확하게 남아 있다 (Figures 2A-B). - Acetic acid는
roast level에 비례하여 증가한다;
dark roasts가 가장 높은 량의 acetic acid를 함유한다 (Figure 2C).
주지하건대, light roasts가 green coffee보다 유의하게 더 많은 acetic acid를 함유하는 것으로 보아
light roasting도 acetic acid을 증가시켰다. - Lactic acid는
roast가 진행됨에 따라 비교적 일정하게 남아 있는데,
roasted coffee가 green coffee보다 약간 더 높은 레벨의 lactic acid을 가지고 있다 (Figure 2D). - Quinic acid는
roasted arabica coffee에서의 데이터가 적은 량이어서,
roast가 산 농도에 어떻게 영향을 미치는지에 대한 어떠한 통찰, 또는
심지어 green과 roasted coffee 간의 비교도 방해한다 (Figure 2E). - Tartaric acid의 경우는,
roasted coffee가 green coffee 보다 더 많은 량을 가지며,
roasting이 진행됨에 따라 감소할 수도 있다(Figure 2F).
Figure 2. 아라비카 커피 내 유기산들의 농도(g/kg) 對 정성적 배전도.
(각 그래프는 수직척도가 다름을 주지할 것.)
- Robusta의 경우에서는 ………
- Green coffee의 로스팅이
citric, acetic, malic, formic, and quinic acid의 량을 증가시키고, tartaric acid의 량을 감소시킨다 (Fig. 3). - 가장 현저하게, 로스팅은 acetic acid 량을 크게 증가시키며, 그리고 dark roast가 가장 높은 농도들을 가져, 더 진행되는 로스팅은 acetic acid 레벨을 증가시킨다.
Dark roasted robusta coffee는 green coffee보다 약 10배 더 많은 acetic acid를 함유한다 (Figure 3B). - Roasted coffee가 green coffee 보다 더 많은 citric and malic acid를 함유할 수 있으나 (Figure 3A and Figure 3C), 더 진행되는 로스팅이 이 산들의 농도들에 영향을 어떻게 미치는지는 명확하지 않다.
- Medium and dark roasted robusta가 green robusta 보다 더 많은 formic acid를 함유하지만 (Figure 3D),
그러나, light roast robusta의 작은 샘플 사이즈 때문에 formic acid가 roast level에 따라 어떻게 다른지를 봐야한다. - Green robusta가 roasted 보다 더 많은 tartaric acid를 가진다;
진행되는 로스팅이 tartaric acid의 량에 어떻게 영향을 주는지는 light와 dark roasts의 작은 샘플 수에 의해 아주 심하게 제약된다 (Figure 3E). - 마지막으로, quinic acid의 경우에는, 전체적인 샘플 수가 작지만,
roasted coffee에서보다 green coffee에서 더 낮고,
medium roast에서 가장 커지는 것으로 보인다 (Figure 3F).
Figure 3. 로부스타 커피 내 로스트 레벨별 유기산들의 농도(g/kg) 對 정성적 배전도.
(각 그래프는 수직척도가 다름을 주지할 것.)
- Figures 2 and 3에 있는 roast level이 정성적인 것이라서,
우리는 green coffee와 roasted coffee를 직접 비교했다 (Figure 4). - Roasting은 arabica 커피의 citric acid의 량을 감소시키지만,
robusta coffee의 citric acid의 량은 증가시킨다 (Fig. 4a). - Green arabica가 green robusta 보다 더 높은 량의 citric acid를 가지지만,
roasted coffee의 경우에는 그 반대도 맞다
– roasted arabica가 roasted robusta 보다 더 낮은 농도의 citric acid를 가진다. - 비슷한 행태가 malic acid의 경우에도 관찰된다;
roasting은 arabica의 malic acid 량을 감소시키는 반면,
green robusta와 roasted robusta는 비슷한 레벨들을 가진다 (Figure 4B). - Robusta는 로스트 되면 arabica 보다 평균적으로 더 많은 malic acid를 가진다.
- Acetic acid 의 경우에는, 매우 다른 행태가 보인다.
비록 green arabica와 green robusta가 비등한 량의 acetic acid를 가지지만,
robusta coffee의 roasting은 10배 증가를 초래한다 (Figure 4C). - 그와 마찬가지로, roasted arabica는 roasted robusta 보다 훨씬 더 낮은 량의 acetic acid를 가진다.
- Tartaric acid의 경우에는,
green arabica는 미량만 함유하는 반면,
green robusta는 훨씬 더 높은 레벨들을 가진다 (Figure 4D). - Roasted arabica와 robusta는 비슷한 량의 tartaric acid를 가진다;
다른 말로 하면, roasting은
arabica에서는 tartaric acid의 량을 증가시키지만,
robusta에서는 tartaric acid의 량을 감소시킨다. - 마지막으로, quinic acid는
비록 green robusta와 arabica가 비슷한 레벨의 quinic acid를 가지지만,
roasted arabica에서 보다 roasted robusta에서 더 높은 농도로 존재한다 (Figure 4E).
Figure 4. 생두(非로스트) 또는 로스트된, 아라비카 커피와 로부스타 커피의 유기산들의 농도 비교 (g/kg).
각 도표는 수직 척도가 다름을 주지할 것.
소문자들(a-d)은 Fisher’s LSD test에 따라 통계적으로 유의한 집단간 차이들을 가리킨다.
다이아몬드들 → 생두; 사각형→ 약배전; 삼각형 → 중배전; 원 → 강배전.
- CGAs에 대한 검토는 흥미로운 결과들을 낳았다.
- 가장 흔히 보고되는 arabica와 robusta 내의 CGAs의 농도들이 Figures 5 and 6에 각각 나와 있다.
- Total CQA, 5-CQA, total diCQA, 그리고 total FQA의 경우에
관찰되는 일반적인 트렌드는
CGA 농도는 arabica와 robusta 두 경우 모두에서,
green coffee에서 가장 높고, roasting이 진행됨에 따라 점차 감소한다. - 반대로, 4-CQA와 3-CQA는
약간 단조롭지 않은 행태를 보인다.
평균적으로 light roast가 green coffee보다 약간 더 높은 농도를 가지며,
medium 또는 dark roast로의 진행은 그 농도를 감소시킨다. - 5-CQA가 157 g/kg 정도로 높은 량으로 존재한다고 보고되는 바,
커피 내 total chlorogenic acids의 다수를 차지한다는 것을 주지하라 (Figure 5B and 6B)
(Bekedam, Loots, et al. 2008a).
Figure 5 아라비카 커피내 클로로겐산들의 농도들 對 정성적 배전도.
(각 그래프는 수직척도가 다름을 주지할 것.)
Figure 6. 로부스타 커피 내 로스트 레벨별 클로로겐산들의 농도(g/kg) 對 정성적 배전도.
(각 그래프는 수직척도가 다름을 주지할 것.)
- Roast levels가 정성적인 것이어서, 우리는 2가지 커피 타입들을 또 다시 직접 비교했다 (Figure 7).
- Green arabica와 green robusta, 뿐만 아니라 roasted arabica와 roasted robusta는
비슷한 레벨들의 3가지 CQA isomers, 그리고
후속적으로 CQAs의 total amount를 가진다 (Figures 7A-D). - 앞서 언급된 바와 같이,
dark roasted coffee가 green coffee보다 모든 CGAs 레벨들이 더 낮지만,
green and roasted coffee 간의 차이는, 모든 roast levels가 함께 그룹화되어 알아보기가 덜 쉽다. - Coffee roast는 total FQA와 total diCQA를 제외하고는,
CGA 농도들에, 커피 타입보다 더 많이 영향을 미친다. - 이상하게도, green and roasted arabica and robusta 모두 간에, 4-CQA의 량은 같다 (Figure 7C).
- Green robusta는 가장 높은 레벨들의 total FQA와 total diCQA를 가지며,
이는 로스트와 함께 감소한다 (Figures 7E-F).
Figure 7. 생두(非로스트) 또는 로스트된, 아라비카 커피와 로부스타 커피의 클로로겐산들의 농도 비교 (g/kg).
각 도표는 수직 척도가 다름을 주지할 것.
소문자들(a-d)은 Fisher’s LSD test에 따라 통계적으로 유의한 집단간 차이들을 가리킨다.
다이아몬드들 → 생두; 사각형→ 약배전; 삼각형 → 중배전; 원 → 강배전.
- 앞서의 그림들은 각 커피 타입 경우의 통계적 분포에 초점을 두고 있다.
- 평균 농도들을 직접적으로 비교하기 위하여, 우리는
arabica와 robusta의 각 roast level에서의
중위수 농도들(median concentrations)의
적층막대그래프(a stacked column plot)를 작성하였다 (Fig. 8). - 여기서,
각기 다른 컬러들은 각 acid의 상대적 량을 가리키고,
전체 막대 높이는 그 커피 타입 내의 그 acids 카테고리의 평균에서의 총 농도(total concentration)를 가리킨다. - Green arabica와 green robusta 모두가
20 to 25 g/kg 가량의 비슷한 totals OAs를 가지며,
다수는 quinic acid, malic acid, 그리고 citric acid인 것으로 나타났다. - Green을 제외한 모든 roast levels에서,
robusta coffee가 더 높은 유기산들의 total amount를 가지는데,
이는 citric, malic, formic, and acetic acids에서의 량적 증가 때문이다 (Figures 8A-B). - Roasting은
⇒ robusta coffee의 total acid 량을 증가시키는 반면,
더 이상의 roasting은
⇒ arabica coffee의 acid 량을 감소시키고,
⇒ medium level에서 가장 적게 된다 (Figure 8A-B). - Arabica의 total acid content는
주로 citric, quinic, and malic acids로 구성되어 있다 (Figure 8A). - Dark roast robusta coffee가
dark roast arabica 보다 더 높은 량의 total acid를 가지며,
대부분 acetic acid로 이뤄져 있다 (Figure 8B). - Formic acid도 medium roast와 dark roast에서
robusta coffee 내 total acids의 큰 부분을 차지한다(Figure 8B). - 놀랍게도, CGAs의 프로파일들은 arabica와 robusta coffee 간에 매우 유사하다 (Figures 8C-D).
- 평균에서
처음의 CGA 농도들은 60~70 g/kg 가량이며,
medium 또는 dark로의 roasting은 그것들을 비슷한 값들로 급하게 감소시킨다. - 다른 말로 하면,
커피 타입보다 roast level이 amount of CGAs에 더 많은 영향을 미친다. - Light roast robusta coffee는
3-CQA와 4-CQA 모두에서의 증가 때문에 약간 더 높은 량의 Total CQAs를 가진다 (Figure 8D). - Arabica and robusta coffee 모두에서,
5-CQA는 Total CQAs의 단연코 가장 큰 부분을 구성한다 (Figures 8C-D).
Figure 8. 각각 아라비카와 로부스타 커피내 유기산들(A,B)와 클로로겐산들(C,D)의 중위값 농도들(g/kg).
(A)와 (B)에서의 수직 척도들은 다른 반면,
(C)와 (D)에서의 수직 척도들은 같다.
Discussion
- 우리의 메타-분석은 acids in coffee에 관한 몇 가지 새로운 통찰들을 제공한다.
- 첫째, 데이터는
citric acid와 malic acid의 농도들이 roast와 함께 감소하는 반면
acetic acid는 증가한다. - 대조적으로, lactic acid와 quinic acid는
roasting을 거치면서 비교적 stable한 상태로 남아있었다. - 이 두 acids는
carbohydrates와 CGAs의 분해 때문에 증가하는 것으로 생각된다
(Blanc 1977; Weers et al. 1995; Ginz et al. 2000). - 그러나, roasted arabica 내 lactic and quinic acid의 경우
비교적 작은 샘플 사이즈와 뿐만 아니라,
일부 양봉분포들(bimodal distributions)은
Figures 1D and 1E로부터의 궁극적인 결론들에 영향을 미칠 수 있을 것이다. - Roasting이 arabica coffee 내의 lactic acid와 quinic acid에 어떻게 영향 미치는지를 완전히 이해하려면,
더 많은 데이터가 수집되어야 할 필요가 있을 것이다. - Robusta coffee를 로스팅 하는 동안, citric acid와 malic acid의 량이
처음에는 증가하지만,
그 다음에는 로스팅이 진행됨에 따라 감소한다. - Yodkaew et al.은
이 행태가 어떤 종류의 반응에서 형성되는 acids라기 보다는
이 산들의 발생을 초래하는 식물 조직들(plant tissues)의 붕괴 때문이라고 한다
(Yodkaew, Chindapan, and Devahastin 2017). - Medium-level roasts에서,
계속되는 열분해(continued thermal degradation)는
citric acid와 malic acid에서의 감소를 초래한다;
어떤 경우들에서, 그것은 malic acid 전체의 소실을 유도한다 (Chindapan, Soydok, and Devahastin 2019). - Acetic acid의 거의 10배 증가도
Chindapan, Soydok, and Devahastin (2019)의 발표와 일치하지만,
acetic acid가 sucrose의 분해로부터 형성된다는 현재의 이론과는 불일치한다. - Green robusta는 arabica 보다 더 낮은 sucrose content를 가지기 때문에,
만일 이것이 유일한 경로라면,
그것은 모든 roast levels에서 더 낮은 량의 acetic acid를 가져야 할 것이다 (Balzer 2008). - 또한, acetic acid 농도들은
그 산의 휘발성(volatility) 때문에
medium level에서 dark level로 감소하여야 한다고 생각된다 (Balzer 2008). - Robusta 내 acetic acid의 센서리 영향은
arabica의 경우에 추측된(speculated) 것들과 비슷할 것이며, 그리고
한 스터디는 acetic acid, 뿐만 아니라 propanoic acid도,
Coffea canephora에 대한 서열화되고 짝지워진 선호 테스트(ranked and paired preference tests)에서
liking에 부정적으로 상관된다는 것을 보인 바 있다 (Kalschne et al. 2018). - Chindapan은
roasted robusta beans의 acetic acid 레벨과, 그리고
좋지않은 sour, bitter, or rancid tastes를 최소화하기 위해,
로스팅 시간이 짧은 hot air roasting 대신에,
로스트된 콩에 superheated steam을 사용할 것을 제시한다
(Chindapan, Soydok, and Devahastin 2019). - Formic acid도
아마 로스팅 동안 발생하는 Maillard reactions 때문에 roast와 함께 증가했다
(Weers et al. 1995; Poisson et al. 2017; Chindapan, Soydok, and Devahastin 2019).
- Green and roasted arabica 또는 robusta coffee를 비교해보면,
type of coffee이 특정 OAs가 로스팅과 함께 어떻게 변하는지에 영향을 미칠 것이다.
- 다른 비율들의 OAs가 다른 플레이버 프로파일을 초래할 수 있을 것이고,
따라서 어떤 커피 타입을 사용할 것인지 고려하는 것이 원두커피 블렌딩 시에 중요하다. - 추가적으로, 로스팅 프로파일들이 type of coffee에 기준하여 적정화될 수 있다
(Eggers and Pietsch 2008). - Roasted robusta에서 비교적 더 높은 citric and malic acid의 량들은
Chindapan, Soydok, and Devahastin (2019)에 의해 제공된
이례적으로 큰 농도들 탓일 수도 있다. - Roasted robusta coffee 내의 OAs에 관한 데이터의 구득가능성이 일반적으로 작은 것은
이상치들이 평균들에 지나치게 큰 영향을 미칠 수 있었다는 것을 의미한다. - 선행의 발표 데이터들은 모두
더 계속하는 로스팅(progressive roasting)이
결국 robusta coffee에서 citric and malic acid의 감소를 초래한다는 것을
가리킨다 (Scholz and Maier 1990; Weers et al. 1995; Dong et al. 2017).
- 문헌과 일치하는 바와 같이, arabica나 robusta 커피의 roasting은
overall amount of CGAs을 감소시킬 것이다. - CGAs가 열분해(thermal degradation)를 겪음에 따라,
┌ acyl migration,
├ hydrolysis,
├ oxidation,
├ fragmentation, and
└ polymerization reactions 때문에
많은 아로마 화합물들이 만들어진다 (Clifford 1985; Bicho et al. 2011).
이들 아로마틱 화합물들은 궁극적으로 brewed coffee의 센서리 프로파일에 영향을 미친다. - 또한, CGA lactones가 형성되는데,
이들은 roasted coffee의 bitterness에 기여한다 (Frank et al. 2007). - 5-CQA의 레벨들이 더 진행되는 로스팅 때문에 감소했을 수 있는데,
Vignoli et al.은
로스팅 중 Maillard reactions에서 생성되는 melanoidins 량의 증가 때문에,
그 커피의 항산화 기능성(antioxidant activity)은
비교적 안정적으로 남게 된다고 상정한다 (Vignoli et al. 2014). - 흥미롭게도, light roast에서의 3-CQA와 4-CQA 량들이 증가하는 것은,
가장 이른 로스팅 단계들 동안의 식물 조직들의 붕괴(disruption of plant tissues)에 의해
다시 설명되는 것이 가능한 것으로 보인다 (Yodkaew, Chindapan, and Devahastin 2017). - 어떤 연구는 3-CQA가
더 높은 관찰된 bitterness와 astringency와 상관된다고 지적한 바 있다 (Gloess et al. 2013). - 추가적으로, 이 정성적으로 묘사된 배전도에 대한
약간 양봉적인 데이터 분포(slightly bimodal distribution of data)가
이들 두 산들의 중위수에 영향을 미치고 있었을 수도 있다. - Higher overall CGA는
perceived bitterness를 증가시키는 것 뿐만 아니라
커피의 cupping score도 증가시키는 것으로 나타난 바 있다 (Ribeiro, Ferreira, and Salva 2011).
- Green robusta coffee가 arabica보다
더 높은 CGAs의 레벨들을 가지는 것으로
일반적으로 보고되어 오고 있는 반면 (Clarke and Macrae 1985; Bicho et al. 2013a; Poisson et al. 2017),
final coffee product 내 CGAs의 량을 결정함에 있어 가장 중요한 요인은
⇒ type of coffee 보다는 오히려
⇒ roast level에 의존적이다. - Figure 6
➡ CGAs의 다수 성분인 5-CQA가, arabica and robusta coffee 보다는
green and roasted coffee를 비교할 때 유의하게 차이가 난다는 것을 보여주고 있다. - 5-CQA의 레벨들은
⇒ robusta coffee에서 더 빨리 감소하는 경향이 있는 반면,
⇒ medium and dark roasts에 존재하는 5-CQA 량은
arabica and robusta coffee 사이에서 비슷하다 (Trugo and Macrae 1984a; Vignoli et al. 2014). - 5-CQA가 그 음료의 overall flavor에 궁극적으로 공헌할 수 있기 때문에,
이는 커피가 어떻게 추출되어야 하는지에 관해 시사점들을 가질 수 있을 것이다
– 센서리 품질에 대한 5-CGA의 공헌 관점에서는
coffee type의 선택이 문제가 아닐 수 있다는 것을 의미한다. - 비슷하게 roasted arabica and robusta coffee 간의 total FQA levels는
비록 green robusta coffee가 더 높은 레벨을 가지더라도 거의 구별하기 어렵다. - 5-CQA and FQA levels를 무엇이 증가시키는가에 관계없이,
센서리 문헌은 이 酸들이 coffee taste와 flavor에 대한 상당한 영향을 미친다는 것을 가리킨다. - 비록 roasted coffee에서 지각되는 것이 항상 그 acids 자체가 아니라도,
green coffee의 CGAs는 ➡ 분명히 roasted coffee quality의 마커이다
(Farah et al. 2006; Lemos et al. 2020; Rendón, De Jesus Garcia Salva,
and Bragagnolo 2014).
- 마지막으로, 각 coffee type의 acids의 상대적 구성비율을 보면,
arabica and robusta coffee 모두에서 OAs는 ➡ medium-level roast에서 최소화된다. - 너무 약하거나 너무 강하게 로스팅하면,
⇒ 특정 OAs의 증가를 초래하고,
⇒ 이는 그 음료의 전반적인 센서리 프로파일에 영향을 미칠 수도 있다. - Overall acidity에서의 증가는
⇒ 지각가능한 신맛(perceptible sourness)을 증가시킬 것이고,
⇒ 잠재적으로 bitterness를 감소시킬 수 있지만,
⇒ 전반적인 플레이버 강도(overall flavor intensity)를 증가시킬 것이다
(Kim et al. 2018, Cordoba et al. 2020, Voilley et al. 1981). - 일반적으로, higher acidity는
⇒ lower consumer liking에 연관되는데 (Manzocco and Lagazio 2009, Batali et al. 2021),
⇒ 이는 medium roast coffee가
light 또는 dark roast 보다
광범하게 다양한 소비자들에게 전반적으로 더 수용가능할 것이라는 것을 가리킨다. - Dark roast robusta는
⇒ acid 증가, 주로 acetic acid 증가를 다른 roast levels에서의 total acid 량의 거의 2배만큼 겪는다. - Roasting 후에 robusta는
⇒ arabica 보다 더 많은 OAs를 함유하는 반면,
⇒ CGAs의 량들은 각 roast level에서 arabica와 robusta 간에 비슷하여,
⇒ CGAs의 량에 대한 영향은 type of coffee 보다는 roast level이 더 많다는 아이디어를 지지하고 있다. - 그러므로, 같은 roast level의 arabica와 robusta 간
플레이버 차이의 화학적 드라이버는
⇒ CGA 농도들 때문이 아니라,
⇒ OA 농도들과 여타 산 이외의 화합물들 때문일 수 있다.
Conclusion
- 여기서 제시된 메타-분석은
각 커피 acid의 농도가 type of coffee와 roast level에 어떻게 의존적인지에 관한 새로운 빛을 비춰준다. - Arabica coffee는
⇒ lower amounts of OAs을 가지는 경향이 있고
⇒ 이는 medium roast level에서 최소화되는 것으로 보인다. - Robusta coffee의 경우는,
⇒ Progressive roasting(계속적 로스팅)이
⇒ robusta coffee의 OAs 증가를 초래한다
– 가장 주목할 만하게 acetic acid에서의 큰 증가를 초래한다. - 센서리 관점에서 볼 때, acetic acid와 overall coffee acidity는
⇒ 일반적으로 roasted coffee quality와 부정적으로 연관되며,
⇒ 이는 arabica가 robusta 보다 더 인기있는 한 가지 이유(많은 여러 이유들 중 하나)가 될 수 있을 것이다. - CGAs를 비교해보면,
⇒ arabica와 robusta는 비슷한 농도들을 가지고 있지만,
⇒ 이 농도들은 roast level에 따라 크게 변한다. - CGAs, 특히 5-CQA와 FQA가
⇒ 커피의 센서리 품질에 영향을 미치지만,
⇒ 구체적인 영향(즉, 커핑 스코어에 부정적 또는 긍정적)은 아직 커피 의존적이며,
⇒ 따라서 이 화합물들과 여타 화학성분들 간의 어떤 상호작용들이 있을 수 있다. - 한 가지 대단히 중요한 결론은,
커피 내 OAs의 센서리 품질에서의 중요한 역할에도 불구하고
그에 관해 비교적 적은 리서치들이 수행되어 왔다는 것이다. - Lactic acid, formic acid, 그리고 tartaric acid와 같은 덜 풍부한 커피 내 acids에 관한 데이터가
CGAs에 비해 현저하게 드물었다. - 우리의 바람은,
여기서 제시된 데이터가, 커피에 대한 소비자 평가에서 그 역할을 이해하는데 도움이 되도록
여러 로스팅 레벨들에 걸친 산 농도들에 초점을 맞추는 미래 연구의 필요를
보여주는데 도움이 되기를 바란다.
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