커피의 窒素化合物

 

 

 

Abstract – 두 種이 커피 生産에서 經濟的 重要性을 얻었다:   Coffea arabica L. (아라비카 커피)와   Coffea canephora Pierre ex A. Froehner var. (로부스타 커피). 아라비카 커피와 로부스타 커피는 전 세계 커피 生産量의 각각 65%와 35%를 차지한다. 로스팅 前 C. arabica와 C. canephora 씨앗의 化學的 組成은 로스팅 過程에서 揮發性 化合物 合成의 前驅體 役割을 하는 1次 및 2次 代謝産物 含量에 따라 다르다. 이러한 이유로 두 種 모두 로스팅 된 곡물 사이에는 뚜렷한 官能的 差異가 있다. 안타깝게도 커피 蛋白質은 씨앗 發芽 過程에서 중요한 役割을 하지만, 必須 아미노산이 不足하여 營養學的으로 不足한 것으로 알려져 있다. 또한, 대부분의 커피 아미노산, 폴리펩티드, 蛋白質은 인스턴트 커피 産業生産 過程에서 회수되는 不溶性 폐기물(bagasse 바가스)에 갇혀 있어 이러한 成分을 얻기가 어렵다. 다음 內容은 로스팅 前後의 커피콩의 窒素 化合物(1次 代謝産物)과 관련된 가장 중요한 主題, 관련 種에 따른 差異点, 컵 品質, 溶解度 및 抽出에 미치는 影響, 그리고 이를 決定하는 데 사용된 分析 技術에 대한 논의를 기술하는 것을 목표로 하는 現在 科學 文獻에 대한 廣範圍한 리뷰의 結果物이다.

 

 

 I. INTRODUCTION

 

• ┌ 펩티드(약 4~10 kDa), 
  ├ 올리고펩티드 [共有結合으로 連結된 짧은 아미노산 사슬(2~20개)], 
  ├ 폴리펩티드 (蛋白質을 構成하는 基本 單位로 간주되는 아미노산 사슬), 
  ├ 蛋白質 [共有 結合으로 연결된 아미노산 사슬(>50개)], 그리고 
  └ 遊離 아미노산은
      ➡ 窒素 化合物(nitrogenous compounds)로 간주된다;
      ➡ 이들은 커피 生豆 化學的 組成의 9~16%를 차지한다[1~3]. 
• 그러나 커피 生豆의 蛋白質은 乾燥 重量의 약 11~15%를 차지한다 [3~5]. 
• 이 比率은 總 蛋白質 Ntotal (NT)에 6.25를 곱한 값(NT * 6.25)을 통해 계산된다 [6~9].
• 커피에는
  ⇒  카페인(caffeine), 트리고넬린(trigonelline), 테오브로민(theobromine), 테오필린(theophylline)과
       같은 다른 窒素 化合物이 포함되어 있지만[2],
  ⇒ 그 곡물의 蛋白質 含量을 계산할 때 일반적으로 카페인과 트리고넬린이 기여하는 窒素量만 뺀다
  ⇒ [蛋白質 = (NT * 6.25) – 카페인 – 트리고넬린] [6,8,10].
• 따라서 蛋白質 含量은 ➡ 8.7-12.2% 범위에 있으며 [6,10],
  ⇒ 이 중 ~45-50%는 ➡ 11S Globulin type storage proteins에 해당하며 [5,11-13],
  ⇒ 이는 高分子量(~32kDa)과
             低分子量(~22kDa) 서브유닛으로 構成되어
             커피 콩 乾造 重量의 ~5-7%를 構成한다 [12,13].
• 11S type storage proteins (11S型 貯藏 蛋白質)은
  ⇒ 胚乳(endosperm)에서 合成되고 [5],
  ⇒ 液胞(vacuoles)에 貯藏되어 [6],
  ⇒ 種子 發芽(seed germination) 중 아미노산과 窒素의 중요한 공급원을 構成한다 [13,14]. 
• 반면에 아라비카 品種의 곡물 蛋白質 含量은 로부스타 品種에서 관찰되는 것보다 약간 낮지만 [15], 이러한 差異는 有意味하다고 여겨지지 않는다 [7,8].  
   
• 일반적으로 커피콩 蛋白質의 50%만이 水溶性(water soluble)이다
   [글로불린(globulins) 85%, 알부민(albumins) 15%] [10,11]. 
• 반면 다른 著者들은 生豆 蛋白質의 33%만이 뜨거운 물에 溶解되므로 이 比率이 더 낮다고 주장한다 [12].
• 또한 일부 著者들은 커피콩 蛋白質이 라이신(lysine)과 같은 필수 아미노산[16]과 메티오닌(methionine), 트립토판(tryptophan)과 같은 疏水性 아미노산(hydrophobic amino acids)이 부족하여 營養學的으로 不足하다고 주장한다. 
  후자의 존재 여부는 自家螢光 放出 패턴(autofluorescence emission pattern)을 통해 결정된다 [17].
• 또한, 트립토판은 아라비카 커피에 매우 소량 존재한다.
• 반면, 로부스타 커피는 트립토판 濃度가 더 높으며, 이는 3-methylindole과 관련된 불쾌한 냄새의 원인이 된다 [3].
  
  
• 한편, 그 반대의 證據도 있다. 
  예를 들어, 커피 바가스(bagasse)에 존재하는 아미노산의 약 42~49%가 必須 아미노산(essential amino acids)에 해당한다 (Table 1) [12,18].
• 커피 바가스에 含有된 아미노산과 폴리펩티드의 문제점은 인스턴트 커피의 産業的 生産 過程에서 회수되는 不溶性 廢棄物에 갇혀 있어 接近이 어렵다는 것이다.   

 

 

• 이러한 아미노산을 活用하려면 바가스를 化學的 및 酵素的으로 加水分解해야 하는데, 이는 한잔의 커피를 마련하는 과정을 나타내지 않으며, 生産原價를 增加시키고 飮料의 官能的 特性에 影響을 미칠 수 있다.
  
  
• 반면, 아라비카 커피는 로부스타 커피에 비해 遊離 아미노산 濃度가 낮은 것이 특징이다 (Table 2) [3, 9, 19].
• 그러나 遊離 아미노산과 펩티드는 乾燥 基準으로 각각 0.3-0.6%와 0.4-0.6%에 불과하지만 [14, 20, 21], 폴리펩티드 및 蛋白質과 함께 炭水化物과 相互作用하여 非酵素的 마이야르 反應에서 로스팅된 커피의 特徵的인 香과 色相을 生成하기 때문에 飮料의 官能的 特性을 定義하는 데 가장 중요한 그룹일 가능성이 높다 [3, 10, 12, 22].
  
  
• 일반적으로 커피 生豆에 존재하는 遊離 아미노산은
  프로린(proline),
  알라닌(alanine)[10],
  아스파라긴(asparagine),
  글루탐산(glutamic acid),
  아스파르트산(aspartic acid)[3,10]이다.
• 이들은
  퓨란(furans), 피리딘(pyridines), 피라진(pyrazines), 피롤(pyrroles), 알데히드(aldehydes), 멜라노이딘(melanoidins)과 같은
  揮發性 化合物의 前驅體들이다 [16].
• 곡물 로스팅 중에 대부분의 펩티드와 蛋白質이 分解되어 로스팅된 곡물에서 흔적(<1%)만 발견할 수 있다 [3,22].
• 참고문헌[22]에서 수행한 연구에 따르면,
  로스팅 중에 세린(serine)과 시스테인(cysteine)이 50% 이상 減少하고, 아르기닌(arginine)은 완전히 사라진 것으로 計算되었다.   

 

• 커피 샘플(生豆 또는 로스팅)에 존재하는 아미노산의 含量과 種類를 확인하는 것이 目的인 경우, 
  ⇒ 일반적으로 샘플을 酸 加水分解(acid hydrolysis)하여 
  ⇒ 窒素 化合物(예: 펩티드, 폴리펩티드, 蛋白質)을 分解한다. 
• 이 방법은
  ⇒ 샘플을 110℃에서 20~24시간 동안
  ⇒ 鹽酸(hydrochloric acid)(6 M HCl)에 露出시키는 것이다 [9].
• 이 방법을 사용하여
  ⇒ 콜롬비아 및 앙골라산 로부스타 커피의 生豆 및 로스팅 샘플을 酸 加水分解한 결과
  ⇒ 아르기닌(arginine), 시스테인(cysteine), 라이신(lysine), 세린(serine), 트레오닌(threonine)의 濃度가
      減少하는 것으로 나타났다.
• 시스테인(Cysteine)은
  ⇒ 로스팅된 커피의 아로마를 담당하는 여러 黃 化合物의 공급원으로 여겨지기 때문에 매우 중요하다.
  ⇒ 그러나 참고문헌 [24]에서는
      시스테인이 음식에 불쾌한 냄새와 풍미를 부여하므로, 높은 濃度의 시스테인에 주의해야 한다고
      명시하고 있다. 
  ⇒ 이는 아마도 分解 과정에서 生成되는 黃 化合物 때문일 것이다.
  ⇒ 대조적으로,
      글루탐산(glutamic acid), 류신(leucine), 페닐알라닌(phenylalanine), 발린(valine) 레벨은
      로스팅 후 增加했다.
  
  
• 이 모든 것을 통해 볼 때,  가장 熱安定性이 높은 아미노산은
  알라닌(alanine),
  글루탐산(glutamic acid),
  글리신(glycine),
  류신(leucine),
  발린(valine)[9,22],
  티로신(tyrosine),
  페닐알라닌(phenylalanine)[9]이다. 
• 반면 가장 不安定한 아미노산은
  아르기닌(arginine),
  시스테인(cysteine),
  라이신(lysine),
  세린(serine)이다 [11].   

• 커피 飮料에 存在하는 아미노산은 다음과 같다:
  글루탐산(glutamic acid, 가장 풍부함),
  芳香族 아미노산(aromatic amino acids)인 페닐알라닌(phenylalanine)과 티로신(tyrosine),
  非蛋白質 아미노산(non-protein amino acid)인 γ-아미노부티르산(γ-aminobutyric acid, GABA); 그리고
  글리신(glycine),
  아스파르트산(aspartic acid),
  알라닌(alanine),
  류신(leucine),
  발린(valine),
  이소류신(isoleucine),
  세린(serine),
  트레오닌(threonine),
  히스티딘(histidine)(Fig. 3) [22].
  
  
• 흥미롭게도, 커피 乾燥 過程에서 GABA 濃度가 增加한다는 증거가 있으며,
  이것이 GABA가 수분 스트레스의 지표로 간주되는 이유이다 [25].
  ⇒ 이는 글루탐산 탈탄산효소(glutamate decarboxylase)에 의해 촉매되는
      글루탐산의 酵素的 脫炭酸 反應(enzymatic decarboxylation reaction)을
      통해 生成된다 (Fig. 1).
  ⇒ 그러나 乾燥가 끝나면
      乾式 밀링(dry milling)으로 加工된 곡물의 GABA 濃度가
      濕式 밀링(wet milling)으로 加工된 곡물보다 더 높다.
• 참고문헌 [26]에 따르면,
  ⇒ "글리신은 α-디카르보닐(α-dicarbonyls)과 反應하는 것 외에도
       마이야르 反應으로 生成된 化合物의 典型的인 갈색 色相을 增加시키는 特性을 가지고 있다." 
  
  

 

 

 

 II. COFFEE SAMPLES DISCRIMINATION BASED ON
       NITROGENOUS COMPOUNDS

 

• 세로토닌(5-hydroxytryptamine, 5-HT)은 
  L-tryptophan으로부터 유래된 神經傳達物質(neurotransmitter)로,
  睡眠 調節 및 에너지 均衡과 같은 여러 生理機能 調節에 중요한 役割을 한다 [28].
• 세로토닌과 그 代謝 派生體인 멜라토닌(melatonin)(N-Acetyl-5-methoxytryptamine)이
  商業的으로 가장 중요한 種(C. canephora 및 C. arabica)의 커피 生豆 샘플에서 發見되었다 [28].
• 마찬가지로, 크로마토그래피 分析(HPLC)을 통해 수집된 證據는
  트립토판과 세로토닌의 다른 代謝 誘導體(예: tryptophan-N1-glucoside, serotonin 5-O-β-glucoside, N-Methylserotonin, N-dimethylserotonin & the N-Trimethylserotonin)도
  커피 生豆의 化學的 組成에 存在한다는 것을 시사한다.
• 그러나 참고문헌 [28]에서 보고된 바에 따르면,
  로부스타 커피 品種과 아라비카 品種 간에 tryptophan-N-glucoside 含量에 있어
  상당한 差異가 있는 것으로 나타났다.
• 아라비카 커피 品種은 乾物 1kg당 평균 0.8 ± 0.2 mg의 tryptophan-N-glucoside 濃度를 보이는 반면,
  로부스타 品種은 乾物 1kg당 평균 45.4 ± 5.2 mg의 濃度를 보인다 (Fig. 2). 
    

 

• 반면, 두 種 間의 差異는 5-O-β-glucoside 含量과 관련해서는 逆轉된다.
• 즉, 아라비카 커피 品種의 5-O-β-glucoside 濃度는 5.4 ± 0.8 mg/kg으로
  로부스타 品種(3.1 ± 0.4 mg/kg)보다 높다 (Fig. 2) [28].
• 그러나 이러한 差異는 統計的으로 有意味하지만,
  tryptophan-N-glucoside 含量과 관련하여 관찰된 것만큼 두드러지지는 않다.
  
  
• 業界는 이러한 差異를 活用하여 市販되는 種에 대해서 커피 빈 배취의 純度를 確認할 수 있다.
• 그런 식으로, 로부스타 커피가 첨가된 배취가 아라비카 커피로 識別되고 販賣될 수 있어 더 나은 價格을 얻을 수도 있다.
• 불행히도 5-O-β-glucoside와 tryptophan-N-glucoside는 둘 다 熱에 不安定하여 곡물을 볶는 동안 分解되기 때문에 커피 品種을 구별하는 마커로서의 有用性은 生豆에만 국한된다.     

 

 

 III. DETERMINATION OF NITROGENOUS COMPOUNDS

 

• 食品 매트릭스 內 窒素 化合物 分析 遂行에는 다양한 方法論이 있으며, 그 중에서도
  ⇒ liquid chromatography coupled with mass spectrometry (LC-MS)[28,29],
  ⇒ gas chromatography coupled with a flame ionization detector (GC/FID) [30],
  ⇒ 毛細管 電氣泳動(capillary electrophoresis) 등을 들 수 있다.
• 특히 非誘導體 遊離 아미노산 分析의 경우, LC-MS는
  ⇒ 높은 特異度(specificity)와 敏感度(sensitivity)를 제공하며 分析時間이 짧은 技術로 立證되었다; 
  ⇒ 그러나 裝備 原價가 높다는 短點이 있어 모든 實驗室에서 이러한 技術을 活用하기는 어렵다.
• 이러한 狀況에 대한 대안으로
  ⇒ high performance liquid chromatography (HPLC)와
  ⇒ miscellaneous electrokinetic capillary chromatography (MECC, 電氣動力 毛細管 크로마토그래피)에
      기반한 프로토콜이 보고되었다. 
• 이는 毛細管 電氣泳動과 液體 크로마토그래피의 혼합으로,
  中性 및 荷電 分析物을 모두 分離할 수 있기 때문에 복잡한 샘플 分析에 사용된다.
• 여기서 分離 基準은 荷電된 膠質相(charged micellar phase)에서의 分布이다.   
  
  
• 한편, 逆相 液體 크로마토그래피(reverse phase liquid chromatography, RP-LC)의 
  변형된 버전인 miscellar liquid chromatography (MLC)도 있는데, 
• 이는 일반적으로 도데실黃酸나트륨(sodium dodecyl sulfate)과 같은 
  미셀러(miscellas)를 移動相 改質劑(mobile phase modifiers)로 사용하여 分離 效率을 向上시킨다 [31].
  
  
• 참고문헌[31]에서 알 수 있듯이, 전통적으로 遊離 아미노산의 分析은
  ⇒ 이온 交換 크로마토그래피(ion exchange chromatography)에 의해 수행된 후,
  ⇒ 感度와 選擇性을 높이기 위해 컬럼-後 誘導體化 過程(post-column derivatization)을 거쳤다. 
• 分析物(analyte)은
  ⇒ 分析 컬럼(analysis column)을 通過한 직후
  ⇒ 컬럼 후단(post-column)에 도달하여 化學反應이 일어나,
  ⇒ 物理的, 化學的 特性이 변하여 檢出이기에 보인다.
  
  
• 이러한 化合物의 分析을 위해 설명된 또 다른 기술은
  誘導體化 前 컬럼(derivatization pre-columns)을 사용한 후
  逆相(reverse phase) HPLC를 통해 誘導體를 分離하는 것으로,
  매우 感度가 높은 技術이다.
• 일반적으로 사용되는 誘導體化 試藥에는
  9-fluorenylmethyl chloroformate,
  N-(9-fluorenylmethoxycarbonyloxy)succinimide,
  carbazo-9-ylacetylchloride,
  orthophthalaldehyde,
  phenyl isothiocyanate,
  1-fluoro-2,4-dinitrophenyl-5-L-alanyl amide 그리고
  dansylchloride이 있다 [31].   
  
  
• 한편, 참고문헌 [32]은 
  커피 콩 加工(濕式 또는 乾式) 중 GABA 濃度의 變化를 分析하는 目的으로 연구를 수행했다.
• 사용된 方法 중 하나는
  HPLC 分析 前에 o-ophthalaldehyde로 誘導體化(derivatization)하는 것이다.
• Fig. 3은
  얻어진 誘導體의 크로마토그램을 보여주는데,
  커피 원두를 乾式 方法으로 加工할 때 GABA가 蓄積된다는 것이 분명하다.
• 참고문헌 [32]에 따르면 드라이 프로세싱 중에 커피 콩에 GABA가 蓄積된다는 사실을 통해, 커피 生豆에 사용된 다른 프로세스들을 化學的으로 區別할 수 있다.
• 著者들은 이러한 蓄積이 프로세싱 중에 커피 콩에서 일어나는 다양한 代謝 反應을 명확히 보여준다고 보고한다.   

 

 

 IV. ROLE OF NITROGENOUS COMPOUNDS 
       IN THE DEVELOPMENT OF ROASTED COFFEE’S
       ORGANOLEPTIC PROPERTIES

 

• 가장 향기로운 食品 중 하나는 로스팅된 커피(CAS: 68916-18-7)이다. 
• 그 아로마는 揮發性 化合物들의 복잡한 混合物[33]의 産物이며, 
• 이 化合物들은 커피 콩을 로스팅하는 동안 
  ┌ 스트레커 分解(Strecker degradation)와 
  └ 非酵素的 마이야르 反應(non-enzymatic Maillard reaction)을 통해 形成된다.
• 커피의 아로마는
  ⇒ 生豆에 본래 存在하는 化合物(예: 糖類 및 아미노산)과
      로스팅 過程에서 生成되는 化合物(예: 알데히드, 케톤, 메르캅탄, 피라진, 피리딘, 피롤, 티아졸,
      티오펜, 옥사졸)의 相乘 效果,
  ⇒ 로스팅 溫度 및 時間,
  ⇒ 관련 反應,
  ⇒ 곡물의 pH 및 水分의 産物이다 [3].
• 스트레커 分解(Strecker degradation)는
  ┌ 遊離 아미노산(free amino acid)과
  └ 디카르보닐基(dicarbonyl group)(즉, diketone) 사이의 反應으로,
  ⇒ 암모니아, CO₂, 그리고
      그것이 파생된 아미노산 보다 分子式에서 炭素가 하나 적은 알데히드(aldehyde)가 放出되는 現狀이다.
  
  
• 알데히드(Aldehydes)는 
  ⇒ 스트레커 反應(Strecker reaction)[3,34]을 통한 
      아미노산 分解(즉, 탈아미노화 및 탈카르복실화)로 인해 生成되지만,
  ⇒ 알코올 自家 酸化(alcohols auto-oxidation)[16,35]의 結果로도 生成된다.
• 알데히드들은 맥아(malt)나 꿀(honey)과 같은 향기로운 톤을 부여한다 [3,36,37].
• 그들은 커피에서 가장 풍부한 分劃 중 하나로 여겨지며[37],
  특히 Coffea arabica에서 그러하며 [38],
  로스팅 동안 濃度가 크게 增加하지만 커피 로스팅 프로파일이 진행됨에 따라 分解되는 傾向이 있다 (Fig. 4). 
  
  

 

• 케톤(Ketones)은 
  ⇒ 熱 起源의 헤테로고리 揮發性 化合物(heterocyclic volatile compounds)로, 
  ⇒ 볶은 커피에서 확인된 化合物의 10.5%를 構成하며 [22], 
  ⇒ 非酵素的 마이야르 反應 동안 
      糖(sugars)과 窒素 化合物(nitrogenous compounds) 간 相互作用 生成物로 [3,14,39],
  ⇒ 버터와 같은 톤을 부여한다 [3].
• 이들은 커피의 가장 풍부한 分劃 중 하나로 간주되며 [37],
  특히 Coffea arabica에서 그러하며 [38], 로스팅 동안 濃度가 상당히 增加하지만
  로스팅 프로파일이 진행됨에 따라 分解되는 경향이 있다 (Fig. 5). 

• 메르캅탄(Mercaptans)(일명 thiols 티올)은 
  ⇒ 로스팅 중에 
       하이드록시基(hydroxide group)(HO-)가 SH functional group (作用基)로 대체되는
       헤테로고리 揮發性 化合物이다 [40].
  ⇒ 生豆에서는 檢出되지 않는다 [16].
• 이들은
  ⇒ 非酵素的 마이야르 反應 동안
      糖(sugars)과 窒素 化合物(sulfur amino acids) 간의 相互作用으로 인해 發生하며 [14,33,40],
  ⇒ 잘 로스팅된 커피나 블랙 커피에서 최대 濃度에 도달한다 [40].
  ⇒ 그러나 이 지점부터는 生成 速度가 느려지고 이미 形成된 化合物의 熱 分解가 誘發된다 [40].
• 그들 중 일부는 아로마 識閾이 낮아 강한 냄새를 내며, 볶은 커피의 香에 크게 기여한다.
• 안타깝게도, 이들은 自家酸化分解(auto-oxidative degradation)에 매우 脆弱하여
  저온에서도 二黃化物(disulfides)로 변하며 [40], 멜라노이딘이 존재하면 濃度가 減少하는 경향이 있다.
• 반면에, 물과 커피의 比率, 물의 溫度 및 壓力, 抽出時間의 差異로 인해 飮料 마련 중 抽出 速度가 낮아 [40],
  우려낸 液(infusion)에서는 같은 强度로 감지되지 않는다. 

• 피라진(Pyrazines)은 
  ⇒ 熱에 의해 生成되는 헤테로고리 및 揮發性 化合物로, 
  ⇒ 炭素 原子 4개와 窒素 原子 2개를 含有하며, 
  ⇒ 볶은 분쇄 커피에서 확인되는 揮發性 化合物의 11.8~14%를 構成한다 [22,41].
• 피라진은 
  ⇒ 커피에 토스트 香(aroma toasted)이나 堅果類 香(nuts tones)을 더하는 것 외에도 [15,42,43], 
  ⇒ 이들은 非酵素的 마이야르 反應 동안 
       糖(sugars)과 窒素 化合物(예: 遊離 아미노산, 펩타이드 및 蛋白質) 간의 相互作用으로 發生한다 [3,14,39,44].
  ⇒ 로스팅 중 放出된 암모니아는 피라진 前驅體들와 相互作用하여 피라진류를 形成한다 [45]. 
  ⇒ 이 前驅體들은 遊離 아미노산 濃度가 더 높은 로부스타 커피 品種에서 더 많이 生成된다 [19,38,41,46].
  ⇒ 그러나 熱에 의해 發生하는 化合物임에도 불구하고 
       로스팅 프로파일이 진행됨에 따라 熱 分解되는 경향이 있다 (예: 블랙 또는 잘 로스팅된 커피)[47].
  
  
• 마찬가지로, 酸化되면 시스테인(cysteine)은
  ⇒ 시스테인 설폰산(cysteine sulfonic acid) 및 시스테산(cysteic acid)과 같은 다른 아미노산으로 變換되는데,
  ⇒ 이는 80개 이상의 分子가 있는 피라진의 前驅體들이다.  
  
  
• 알킬피라진(Alkylpyrazines)은 
  ⇒ 다양한 메커니즘들과 前驅體들로부터 生成된다;
  ⇒ 이들은 堅果類 香(nutty)과 커피-같은(coffee-like) 다양한 香을 낸다 [34].
  ⇒ 예를 들어, 飮料를 만드는 동안, 
      히드록시-아미노산(hydroxy-amino acids)(예: 세린(serine)과 트레오닌(threonine))은
      다른 化合物들과 反應하여 알킬피라진을 生成한다 [12].
  ⇒ 반대로, 글리신(glycine), 알라닌(alanine) 및 還元糖(reducing sugars) 含量이 높은 경우에는, 
      알킬피라진의 合成도 發生한다 [48].
  ⇒ 결과적으로, 커피 生豆의 아미노산 프로필은 
       非酵素的 마이야르 反應 동안 生成되는 피라진의 量과 타입에 直接的인 影響을 미친다.
   
• 피리딘(Pyridines)은 
  ⇒ 熱 起源의 揮發性 有機 化合物로, 
  ⇒ 5개의 炭素 原子와 1개의 窒素를 含有하는 헤테로고리 芳香族 고리(heterocyclic aromatic ring)에 의해
      形成되며,
  ⇒ 마이야르 反應[14,43,44,46] 동안
      糖과 窒素 化合物(예: 遊離 아미노산, 펩타이드, 蛋白質) 간의 相互作用에 의해또는
      트리고넬린(trigonelline)의 熱 分解[38,46,50,51]로 인해 形成된다.
• 피리딘은
  ⇒ 매콤하고(pungent) 메스꺼운 냄새(nauseating odor)[35]가 나지만,
  ⇒ 稀釋하면 커피 飮料에 탄 香(burnt aroma)이나 煙氣 香(smoky aroma)을 더하고 [35,37,42,52],  
      쓴맛(bitter)과 떫은 香味(astringent flavor)를 낸다 [52].
  ⇒ 그러나 일부 著者들은 공기 중에 稀釋되었을 때 아로마의 識閾値가 높기 때문에 [42], 
      飮料의 강력한 냄새 물질로 간주하지 않는다.
• 마지막으로 피리딘은 마이야르 反應의 시작 부분에서 가장 큰 合成을 기록하지만,
  곡물의 熱分解가 계속됨에 따라 濃度가 減少한다 [46].
   
• 피롤(Pyrroles)은 
  ⇒ 抗酸化 能力을 지닌 熱的 起源의 헤테로고리 揮發性 化合物로서 [37,44,53], 
  ⇒ 볶은 커피에서 확인된 化合物의 11%를 構成한다 [22].
  ⇒ 또한 로부스타 커피 品種의 로스팅 동안 더 많은 量이 生成되는 傾向이 있으며 [38],
  ⇒ 마이야르 反應 동안 糖과 窒素 化合物(아미노산) 간의 相互作用이나 [14,39,46],
      트리고넬린(trigonelline)의 熱 分解로 인해 發生한다 [38].
• 피롤은
  ⇒ 커피 飮料에 탄 香(burnt aromas)을 부여하지만 [42], 그 寄與度가 높음에도 불구하고,
  ⇒ 일부 저자들은 아로마 閾値(공기 중에 희석될 때)가 높기 때문에
      커피 飮料의 유력 냄새 물질(potent odorants)로 간주하지 않는다 [42].
  
  
• 티아졸(Thiazoles)은 
  ⇒ 抗酸化 能力을 가진 헤테로고리 揮發性 化合物이며, 
  ⇒ 로스팅 중에 生成되는데, 커피 生豆에서는 檢出되지 않는다 [16].
  ⇒ 이들은 非酵素的 마이야르 反應동안 
       糖과 窒素 化合物(sulfur amino acids) 사이의 相互作用으로 인해 發生한다 [3,14,33,44] .
  
  
• 티오펜(Thiophenes)은
  ⇒ 黃(sulfur) 原子 1개와 炭素(carbon) 原子 4개로 構成된
      異種 芳香族 고리(heterogeneous aromatic ring)를 가진 揮發性 有機 化合物이다.
  ⇒ 이들은 抗酸化 能力을 가지고 있다 [37,53]; 
  ⇒ 그러나 濃度가 낮기 때문에 飮料의 抗酸化 能力에 대한 기여도는 미미하다 [37].
  ⇒ 티오펜은 커피 生豆에서는 檢出되지 않고, 로스팅 중에 生成된다 [16]. 
  ⇒ 非酵素的 마이야르 反應[14,33,44,54] 동안 
       糖과 黃 含有 아미노산(예: 시스틴(cystine), 시스테인(cysteine) 및 메티오닌(methionine)) 사이의
       相互作用의 生成物이다.
  
  
• 옥사졸(Oxasols)은 
  ⇒ 非酵素的 메일라드 反應[14] 동안 
       糖과 아미노산의 相互作用의 結果로 生成된다 [14].
  ⇒ 참고문헌[33]에 따르면, 
       "스트레커 分解 동안 아미노산은 α-dicarbonyl groups와 相互作用하여
        아미노케톤(amino-ketones)을 生成하고, 이것이 알데히드와 反應하면 옥사졸이 形成된다."
  

 

 V. CONCLUSION

 

• C. arabica와 C. canephora 種子의 化學的 組成은 
  로스팅 前에, 1次 및 2次 代謝産物의 含量 측면에서 다르며, 
  이들은 로스팅 過程에서 揮發性 化合物 合成의 前驅體 役割을 한다 [55].
• 이러한 이유로 두 種의 로스팅 된 원두 사이에는 현저한 아로마 差異가 있다.
• 窒素 化合物, 특히 遊離 아미노산은
  ⇒ 로스팅된 커피 원두와 飮料의 官能的 特性을 定義하는데 중요한 役割을 한다. 
• 그러나 이러한 相互作用이 일어나기 위해서는
  炭水化物과 같은 다른 1次 代謝産物과의 相互作用이 필요하다. 
• 그렇지 않으면, 炭水化物이 없으면
  ⇒ 非酵素的 마이야르 反應이 일어나지 않고
  ⇒ 커피의 感覺受容的 特性(organoleptic properties)을 담당하는 많은 分析 物質이
      로스팅 중에 生成되지 않는다.
• 이러한 이유로 로스팅된 커피 원두의 感覺受容的(官能的) 特性은
  ⇒ 로스팅 過程에서 生成되는 아로마 化合物의 前驅體 役割을 하는
       1次 代謝産物들의 濃度 差異에 의해 어느 정도 決定된다. 

 

 REFERENCES