커피는 전 세계적으로 가장 즐겨 마시는 대표적인 기호음료로 아라비카종(Coffea arabica)과 로부스타종(Coffea canephora)이 생산량의 대부분을 차지하고 있다(Mussatto 등, 2011). 커피 생두의 주요 성분은 생산지, 품종 및 재배지역에 따라 차이가 있으며, 일반적으로 수분 9~13%, 탄수화물 37~60%, 지방 8~18%, 단백질 9~16%, 무기질 3.0~4.5%를 함유하고 있다(Kang 등, 2015; Ludwig 등, 2014). 커피 생두는 항산화 기능을 가진 폴리페놀의 일종인 클로로겐산(chlorogenic acid), 알칼로이드의 일종인 카페인(caffeine) 및 트리고넬린(trigonellien), 플라보노이드(flavonoids) 등 다양한 생리활성물질을 포함하고 있다(Bastian 등, 2021). 음용하는 커피의 품질은 재배와 수확이 잘된 좋은 생두와 함께 건조, 저장, 볶기, 분쇄, 추출 등 가공 과정에 의해 많은 영향을 받게 된다(Banti와 Abraham, 2021). 특히 커피 고유의 향과 맛은 커피 생두의 볶음(roasting) 과정 중 커피 성분의 복합적인 열분해 반응으로 인해 생성된다(Baggenstoss 등, 2008; Sunarharum 등, 2014).

커피의 적당한 섭취는 어린이와 임산부를 제외한 일반 성인의 건강에 여러 긍정적인 영향을 주고, 각성효과 및 기분전환 등의 정신적인 효과는 물론 항당뇨, 알츠하이머나 파킨슨병 예방, 간보호 등의 효과와 관련성이 있으나(Higdon과 Frei, 2006; Ludwig 등, 2014), 과다한 섭취는 카페인에 의한 수면장애, 고혈압, 심장박동 증가, 심혈관 질환 등의 부정적인 작용을 야기한다(Grosso 등, 2017). 카페인의 부정적인 영향을 줄이면서 커피의 맛을 즐길 수 있도록 생두로부터 카페인을 추출하는 공법들이 개발되어 왔으며(Ramalakshmi와 Raghavan, 1999), 이로 인해 디카페인 커피의 시장 규모는 지속적으로 증가하고 있는 추세이다. 한편 카페인이 없고 커피와 관능적 성질이 비슷하며 생리활성이 우수한 커피 대체재(coffee substitute)를 찾는 노력이 이어지고 있으며, 주로 식물체의 일부(잎, 뿌리, 열매, 종자)를 로스팅하여 커피 대체재로 쓰거나 일정량을 커피와 혼합하여 사용하고 있다(Mostafa 등, 2021). 이 중 밀, 보리, 호밀, 메밀, 맥아 등과 같은 곡류는 커피에 영양적인 보완과 함께 생리활성물질을 함께 부여할 수 있다(Majcher 등, 2013).

많은 식물종의 새싹은 고농도의 식물성 영양소와 이와 관련한 유익한 인체건강 효과가 있으며(Rouphael 등, 2021), 대표적인 곡류의 새싹으로 밀싹과 보리싹이 이용되고 있다. 밀싹(wheat grass)은 밀 종자의 어린 새싹으로, 싹이 발아한 후 수일 동안 유효성분이 다량으로 생성되어 클로로필, 아미노산, 비타민, 무기질, 효소, 식이섬유 등의 영양소가 풍부하며 뛰어난 항산화 작용이 있다(Khan 등, 2015). 또한 밀싹 추출물에 대한 항암 작용, 발암성물질의 억제 작용, 항염 작용 및 혈당저하 작용 등의 약리학적 효능이 보고되었다(Chauhan, 2014). 보리싹(barley grass)에는 강력한 항산화효소인 superoxide dismutase(SOD)가 풍부하고, 비타민 C, 비타민 E, 베타-카로틴(β-carotene)과 같은 항산화 비타민류도 높은 수준으로 함유되어 있으며, 특히 2-C-glycosylisovitexin과 saponarin(apigenin-6-C-glucosyl-7-O-glucoside) 같은 플라보노이드계 천연 항산화 화합물질이 다량 함유되어 있다(Kamiyama와 Shibamoto, 2012). 보리싹은 여러 생리활성물질에 의해 항산화 효과뿐만 아니라 항염 효과, 혈압강하 효과, 항궤양 효과, 항알레르기 효과, 암 발생 억제 및 DNA 수복 효과 등의 생리활성 기능이 있다고 보고되었다(Zeng 등, 2018).

본 연구에서는 곡류새싹(밀싹, 보리싹)을 커피에 일부 대체하여 혼합 커피를 제조한 후, 혼합 커피의 일부 이화학적 특성과 생리활성물질을 분석하여 커피에 대체하여 활용할 가능성을 모색하고자 하였다.

재료

본 실험에 사용한 커피로 일반 커피인 콜롬비아 슈프리모 원두(Soleil levant coffee)를 사용하였다. 로스팅된 원두는 커피 그라인더(KG 520M, Drongi)를 이용하여 degree 10(약 20 mesh)으로 분쇄하였다. 곡류새싹으로 사용한 밀싹과 보리싹 종자는 각각 큰알보리와 금강밀 품종이었으며, 분당밀싹농장 온실에서 파종한 후 10일간 재배한 15~20 cm 길이의 새싹을 채취하여 사용하였다.

곡류새싹의 가공

밀싹과 보리싹은 세척하여 열풍건조기(50°C)에서 18시간 동안 건조하였으며, 건조한 밀싹과 보리싹은 40 mesh 체를 장착한 분쇄기(Poongin Co.)로 분쇄하였다. 분쇄한 밀싹과 보리싹을 볶음기(Poongin Co.)를 사용하여 180°C에서 3분간 볶음처리 하였다(Fig. 1).

Fig 1. Processing procedure of wheat and barley grass for preparing coffee mixtures.

곡류새싹을 함유한 커피의 제조

분쇄한 원두커피와 가공한 곡류새싹(밀싹, 보리싹)을 혼합비율에 맞춰 티백(50 mm×70 mm, 티메이트 P-c, Tea mate)에 총무게가 5 g씩 되도록 비율별로 넣은 뒤 실링기(SK-210, Lovero)를 이용하여 실링하였다. 혼합비율에 따라 커피 100%, 커피-밀싹의 비율(95:5, 90:10, 85:15), 그리고 커피-보리싹의 비율(95:5, 90:10, 85:15)로 총 7가지 티백 커피를 준비하였다.

커피의 추출

커피의 추출은 비율별로 담은 티백 커피를 종이컵에 넣고 약 80°C 정수 150 mL를 부어 2분간 침지한 다음 위아래로 20회 교반한 뒤 실험에 사용하였다.

일반성분 분석

일반성분으로 수분, 조단백질, 조지방, 조회분 함량을 AOAC 방법(2016)에 따라 분석하였다.

색도 및 갈색도 측정

커피 추출액의 색도는 Color-difference meter(CR-400, Minolta)를 사용하여 L*, a*, b*값을 측정하였다. L*값은 lightness, a*값은 (+)일 때 redness, (-)일 때 greenness를 나타내며 b*값은 (+)일 때 yellowness, (-)일 때 blueness를 나타낸다. 색도는 10회 반복 측정하였으며 그 평균값을 계산하였다. 커피 추출액의 갈색도(browning index, BI)는 구한 L*, a*, b*값을 사용하여 Virgen-Navarro 등(2016)의 방법에 따라 산출하였다.

총 클로로필 함량

커피 추출액의 총 클로로필 함량은 Moran(1982)의 방법을 변형하여 측정하였다. 시료 0.1 g과 5 mL의 N,N-dimethylformamide를 혼합한 다음 24시간 동안 시료가 추출되도록 반응시켰다. 추출을 끝낸 추출액의 상층액을 취하여 여과지(Whatman No. 2)로 여과한 후 분광광도계(Karaltay Scientific Instruments)를 이용하여 647과 664 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 클로로필 함량은 다음의 식에 따라 계산하였다.

$$총클로로필\left(\mu g/mL\right)=\left(20.27\times A_{647}\right)+\left(7.07\times A_{664}\right)$$

베타-카로틴 함량

커피 추출액의 베타-카로틴 함량 측정은 Biswas 등(2011)의 방법을 변형하여 측정하였다. 시료 1 mL에 5 mL의 아세톤을 혼합한 다음 4°C의 온도에서 원심분리(15,000×g, 15분)하였다. 분리된 용액의 상등액을 버리고 남은 침전물에 다시 5 mL의 아세톤을 첨가하여 같은 방법으로 원심분리하였다. 분리된 상등액을 수거하여 분광광도계를 이용하여 450 nm에서 흡광도를 측정하였다.

총 비타민 C 함량

커피 추출액의 총 비타민 C 함량 측정은 시료 2 mL를 5%(w/v)의 metaphosphoric acid 5 mL와 혼합하여 진탕한 후 분광광도계를 이용하여 525 nm에서 상층액의 흡광도를 측정하였다. 비타민 C의 표준물질로 ascorbic acid(Sigma-Aldrich Co.)를 사용하였으며 시료와 동일한 방법으로 측정하여 0~3 mg/100 mL 농도인 표준용액곡선을 작성한 후 흡광도를 대입하여 그 함량을 분석하였다.

총 페놀 함량

커피 추출액의 총 페놀 함량 측정은 Folin과 Denis(1912)의 방법을 변형하여 측정하였다. 증류수를 이용하여 5배 희석한 시료 0.2 mL에 증류수 0.8 mL와 2 N Folin-Ciocalteu phenol reagent(Sigma-Aldrich Co.) 0.2 mL를 넣고 진탕하였다. 실온 암소에서 5분간 반응시킨 다음 7% Na₂CO₃ 용액 2 mL를 넣어 반응을 종결시켰다. 이를 진탕하고 다시 실온 암소에서 1시간 방치한 다음 분광광도계를 이용하여 734 nm에서 그 흡광도를 측정하였다. 표준물질로 gallic acid를 사용하였으며 시료와 동일한 방법으로 측정하여 0~200 μg/mL의 농도인 표준용액곡선에 흡광도를 대입하여 그 함량을 계산하였다.

총 플라보노이드 함량

커피 추출액의 총 플라보노이드 함량 측정은 Zhishen 등(1999)의 방법을 변형하여 측정하였다. 시료 0.5 mL에 에탄올 1.5 mL를 첨가한 다음 10% 질산알루미늄 0.1 mL와 1 M의 초산칼륨 0.1 mL, 증류수 2.8 mL를 순서대로 넣고 진탕하였다. 실온, 암소에서 40분간 반응시킨 다음 분광광도계를 이용하여 415 nm에서 흡광도를 측정하였다. 총 플라보노이드 함량의 표준물질로 quercetin을 사용하였으며 시료와 동일한 방법으로 측정하여 0~200 μg/mL의 농도인 표준용액곡선에 흡광도를 대입하여 함량을 계산하였다.

DPPH 라디칼 소거능 측정

커피 추출액의 DPPH(2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl) 라디칼 소거능은 Blois(1958)의 방법을 변형하여 측정하였다. 0.4 mM DPPH 용액에 적정량의 에탄올을 넣어 혼합하여 흡광도가 0.95에서 0.99 사이가 되도록 에탄올의 양을 조정하였다. 증류수를 이용하여 5배 희석한 시료 0.2 mL에 DPPH 용액 0.8 mL와 앞서 조정한 에탄올의 적정량을 가한 후 약 10초간 강하게 혼합하여 실온 암소에서 10분간 반응시켰다. 분광광도계를 이용하여 525 nm에서 흡광도를 측정하였으며 무첨가구는 시료 대신 시료의 양만큼 에탄올 0.2 mL를 첨가하였다. DPPH 라디칼 소거능은 [1-(시료첨가구의 흡광도/무첨가구의 흡광도)]×100(%)으로 나타내었다.

SOD 유사활성도 측정

커피 추출액의 SOD 유사활성도는 Marklund와 Marklund(1974)의 방법을 변형하여 측정하였다. 시료 0.2 mL에 50 mM Tris-HCl buffer(pH 8.5)와 7.2 mM pyrogallol을 넣고 실온 암소에서 10분간 반응하였다. 반응 후 1 N HCl을 1 mL 가해 반응을 정지시킨 다음 분광광도계를 이용하여 420 nm에서 흡광도를 측정하였다. 무첨가구는 시료 대신 증류수를 넣어 측정하였고 SOD 유사활성도는 [1-(시료첨가구의 흡광도/무첨가구의 흡광도)]×100(%)으로 나타내었다.

통계처리

실험 결과는 SPSS V.25(SPSS Inc.) 프로그램의 일원분산분석에 이은 Duncan’s multiple range test를 통해 시료 간의 통계적인 유의성을 검정하였다(P≤0.05).

곡류새싹 혼합 커피의 일반성분

일반 원두커피에 밀싹과 보리싹을 각각 5, 10, 15% 혼합하여 제조한 커피의 일반성분을 분석한 결과는 Table 1과 같다. 본 실험에 사용한 100% 커피(대조구)의 일반성분 함량은 수분 0.57%, 조단백질 14.36%, 조지방 15.26%, 조회분 4.91%였다. 커피음료의 품질은 커피의 재배환경, 수확 후 처리, 저장, 로스팅, 추출방법 등 품질에 영향을 주는 많은 요인들이 있으며(Bastian 등, 2021), 커피의 화학적 조성은 이러한 요인들에 따라 달라질 수 있다. 원두커피의 일반성분 함량은 수분 1.35~1.56%, 단백질 12.78~14.87%, 지방 10.36~10.94%, 회분 3.90~4.40%로 분석한(Franca 등, 2005) 바 있다. 커피에 대체한 밀싹과 보리싹의 함량이 5~15%로 증가함에 따라 혼합 커피의 수분 함량이 증가하였으며, 이는 로스팅한 원두커피의 수분 함량이 곡류새싹에 비해 낮았기 때문이었다. 곡류새싹 혼합 커피의 조단백질 함량은 밀싹과 보리싹의 대체수준에 따라 각각 15.75~19.71%, 15.54~17.98%로 증가하였으나 조지방 함량은 밀싹 혼합 시 14.86, 14.52, 14.22%, 보리싹 혼합 시 14.48, 14.06, 13.72%로 감소하였다. 커피에 밀싹과 보리싹의 혼합비율이 증가함에 따라 조회분 함량은 약간 감소하는 추세였다. 밀싹은 일반성분으로 수분 9.16, 조단백질 30.97, 조지방 3.42, 조회분 2.21%로 분석된 바 있으며(Lee, 2016), 보리싹의 경우 각각 5.38, 15.38, 3.24, 1.26~1.39%로 보고된(Hwang, 2016) 바 있다. 본 실험에서 가공한 보리싹과 밀싹은 원두커피에 비해 조단백질 함량은 더 높은 반면 조지방과 조회분의 함량은 낮은 것으로 여겨졌으며, 이로 인해 보리싹과 밀싹의 혼합량이 증가함에 따라 혼합 커피의 일반성분 조성에 이러한 추세가 반영된 것으로 판단되었다.

Table 1 . Proximate compositions (%) of coffee substituted with different levels of wheat and barley grass.

		Moisture	Crude protein	Crude fat	Crude ash
Coffee (control)		0.57±0.17e1)	14.36±0.09e	15.26±0.10a	4.91±0.08a
Wheat grass	5%	1.42±0.15d	15.75±0.18d	14.86±0.14b	4.46±0.03c
	10%	1.83±0.03b	17.98±0.18b	14.52±0.07c	4.32±0.08d
	15%	2.18±0.23a	19.71±0.05a	14.22±0.11d	4.23±0.03e
Barley grass	5%	1.31±0.18d	15.54±0.13d	14.48±0.03c	4.63±0.08b
	10%	1.54±0.08cd	16.39±0.15c	14.06±0.19d	4.52±0.02c
	15%	1.79±0.16bc	17.98±0.23b	13.72±0.05e	4.42±0.06cd

¹⁾Values are means±SD of triplicate determinations. Values with different letters in a column are significantly different by Duncan’s multiple range test (P≤0.05)..

곡류새싹 혼합 커피의 색도 및 갈색도

원두커피에 밀싹과 보리싹을 혼합한 커피의 추출액에 대한 색도를 측정하여 L*, a*, b*값을 나타낸 결과는 Table 2와 같다. 100% 커피 추출액의 L*값은 39.96이었고, 밀싹의 혼합비율 5, 10, 15%에서 추출한 혼합 커피 추출액의 L*값은 각각 41.92, 43.66, 44.28로 높아졌으며, 보리싹 혼합 커피 추출액에서도 각각 41.98, 43.87, 44.92로 높아지며 명도가 증가하였다. 이는 원두커피의 색에 비해 곡류새싹이 가진 상대적으로 밝은 색상으로 인해 추출액의 명도가 증가한 것으로 보였다. 커피 추출액의 a*값은 대조구의 3.78에 비해 밀싹과 보리싹의 혼합비율이 높아질수록 낮아져 밀싹과 보리싹 혼합 15%에서 각각 2.56, 2.60으로 감소함을 볼 수 있었다. 곡류새싹은 자체가 가지고 있는 클로로필 색소로 인해 녹색을 보이며(Park, 2021), 이로 인해 커피에 곡류새싹의 첨가량이 증가할수록 새싹의 녹색도로 인해 a*값이 점점 낮아지는 것으로 여겨졌다. 커피 추출액의 b*값은 대조구의 21.73에 비해 밀싹과 보리싹을 혼합한 커피에서 낮아지는 경향으로 밀싹과 보리싹 첨가 15%에서 각각 19.19, 20.71로 약간 감소하였다. 이는 커피 자체가 가지고 있는 붉은 진갈색이 곡류새싹의 녹갈색으로 일부 대체되어 황색도가 낮아졌기 때문으로 사료되었다. 한편 밀싹과 보리싹 혼합 커피 모두 5%의 혼합비율에서 대조구보다 a*, b*값이 조금 높게 나왔지만 대조구와 유의적인 차이가 없는 것으로 분석되어 혼합비율 5%에서는 색상에 영향을 크게 미치지 않았음을 보여주었다.

Table 2 . Color values and browness of coffee substituted with different levels of wheat and barley grass.

		Color values			Browning index
		L*	a*	b*
Coffee (control)		39.96±1.33e1)	3.78±0.22b	21.73±1.98ab	82.51±9.36a
Wheat grass	5%	41.92±0.24d	4.12±0.07a	21.90±0.22a	78.38±0.97b
	10%	43.66±0.26c	3.85±0.14b	20.69±0.20c	68.76±1.44c
	15%	44.28±0.23b	2.56±0.17d	19.19±0.28d	59.47±1.39e
Barley grass	5%	41.98±0.48d	3.79±0.17b	22.10±0.56a	78.55±3.05b
	10%	43.87±0.52bc	3.09±0.12c	21.02±0.70bc	68.35±3.42c
	15%	44.92±0.46a	2.60±0.11d	20.71±0.72c	64.17±3.12d

¹⁾Values are mean±SD of triplicate determinations. Values with different letters in a column are significantly different by Duncan’s multiple range test (P≤0.05)..

곡류새싹 혼합 커피 추출액의 갈색도를 측정한 결과 대조구가 82.51이었고, 밀싹 5, 10, 15% 첨가 시 78.38, 68.76, 59.47의 값으로 갈색도가 점차 감소하였다. 보리싹도 첨가 수준이 높아질수록 78.55, 68.35, 64.17로 밀싹과 유사하게 갈색도가 감소하였다. 커피의 갈색도는 로스팅의 정도에 따라 형성된 melanoidin 갈색색소의 생성량에 차이를 보이며(Borrelli 등, 2002), 본 실험에서 사용한 밀싹과 보리싹은 약한 정도의 볶음처리로 가공하여 클로로필계 색소로 인한 녹색과 볶음처리에 따른 연한 갈색을 함께 띠고 있어 혼합비율이 증가함에 따라 갈색도는 감소하는 것으로 나타났다.

곡류새싹 혼합 커피의 총 페놀 및 플라보노이드 함량

밀싹과 보리싹을 혼합한 커피 추출액의 총 페놀과 플라보노이드 함량은 Table 3과 같다. 100% 커피 추출액의 총 페놀 함량(877.14 μg/mL)에 비해 밀싹을 혼합한 커피는 868.80~876.41 μg/mL로 대조구 커피보다 약간 낮았으나 유의적인 차이는 아니었으며, 보리싹의 경우에는 803.95~873.51 μg/mL로 약간 감소하였다. 커피 추출액의 총 플라보노이드 함량은 대조구의 48.05 μg/mL에서 밀싹의 혼합에 따라 52.55~65.47 μg/mL로 증가하였으며, 보리싹의 혼합에 따라서는 45.62~49.36 μg/mL로 유의적인 차이가 없었다. 커피는 로스팅 정도에 따라 드립커피 추출액에 788.68~1,316.22 μg/mL의 폴리페놀과 27.72~111.72 μg/mL의 플라보노이드를 함유한다고 보고한 바(Kim 등, 2020) 있으며, 이는 본 실험에 사용한 커피의 분석 결과와 근사하였다. 밀싹은 폴리페놀 529.56 mg/100 g, 플라보노이드 476.99 mg/100 g을 함유하고 있으며, 보리싹은 폴리페놀 465.11 mg/100 g, 플라보노이드 302.07 mg/100 g을 함유한다고 보고된 바(Altuner 등, 2021) 있다. 밀싹과 보리싹의 주요한 생리활성물질로써 페놀성 물질과 플라보노이드 함량은 품종, 성장 시기, 재배방법 등에 따라 차이를 보이는 것으로 알려져 있다(Kaur 등, 2021). 전반적으로 커피에 혼합하는 밀싹과 보리싹의 혼합비율에 따라 커피 추출액의 총 페놀 함량은 감소세를 보이지만 플라보노이드 함량은 약간 높아졌으며, 밀싹이 보리싹에 비해 혼합 커피 추출액의 총 페놀과 플라보노이드 함량이 높게 나타났다.

Table 3 . Total phenolic and flavonoid contents of coffee substituted with different levels of wheat and barley grass.

		Total phenolic (μg/mL)	Total flavonoid (μg/mL)
Coffee (control)		877.14±3.01a1)	48.05±1.97bc
Wheat grass	5%	876.41±0.58a	52.55±0.65b
	10%	873.51±5.79a	63.97±2.53a
	15%	868.80±7.72a	65.47±4.22a
Barley grass	5%	873.51±1.63a	45.62±3.51c
	10%	865.54±1.86a	46.74±2.92c
	15%	803.95±7.31b	49.36±2.34bc

¹⁾Values are mean±SD of triplicate determinations. Values with different letters in a column are significantly different by Duncan’s multiple range test (P≤0.05)..

곡류새싹 혼합 커피의 총 클로로필, 베타-카로틴 및 비타민 C 함량

커피에 밀싹과 보리싹을 혼합한 커피 추출액의 총 클로로필, 베타-카로틴과 비타민 C 함량을 분석한 결과는 Table 4와 같다. 100% 커피 추출액의 총 클로로필 함량은 3.86 μg/mL였고 밀싹 혼합수준(5~15%)에 따라 5.91~13.08 μg/mL로 증가하였으며, 보리싹 혼합 커피에서도 6.47~11.87 μg/mL로 유의하게 증가하였다. 커피 생두의 클로로필 함량은 23~24 mg/100 g 정도로 낮았으며(Simkin 등, 2010), 밀싹과 보리싹의 클로로필 함량은 각각 269.3~608.06 mg/100 g과 247.01~625.20 mg/100 g 범위로 높게 보고한 바(Niroula 등, 2019) 있다.

Table 4 . Total chlorophyll, β-carotene, and vitamin C contents of coffee substituted with different levels of wheat and barley grass.

		Total chlorophyll (μg/mL)	β-Carotene (μg/mL)	Total vitamin C (μg/mL)
Coffee (control)		3.86±0.03g1)	0.08±0.01e	1.22±0.13e
Wheat grass	5%	5.91±0.13f	0.18±0.02d	2.56±0.13d
	10%	10.19±0.04c	0.24±0.02b	3.43±0.31b
	15%	13.08±0.26a	0.31±0.04a	4.48±0.18a
Barley grass	5%	6.47±0.04e	0.20±0.01c	2.35±0.03d
	10%	9.22±0.06d	0.23±0.01b	2.88±0.00c
	15%	11.87±0.07b	0.25±0.02ab	3.17±0.09b

¹⁾Values are mean±SD of triplicate determinations. Values with different letters in a column are significantly different by Duncan’s multiple range test (P≤0.05)..

대조구 커피 추출액의 베타-카로틴 함량은 0.08 μg/mL로 아주 미미하였으나 밀싹 첨가에 의해 0.18~0.31 μg/mL로 약 4배까지 증가하였고 보리싹 첨가 시 0.20~0.25 μg/mL로 3배 정도까지 증가하였다. 커피 생두의 카로티노이드 함량은 4.1~4.6 mg/100 g 정도로 매우 낮았으며(Simkin 등, 2010), 밀싹과 보리싹의 카로티노이드 함량은 각각 25.75~53.36 mg/100 g과 21.56~56.08 mg/100 g 범위로 보고한 바(Niroula 등, 2019) 있다. 한편 혼합 커피의 클로로필과 베타-카로틴의 함량이 대조구 커피에 비해 높았지만 추출액에 반영된 클로로필과 베타-카로틴의 추출 정도는 크게 높지 않은 것으로 판단되었으며, 이는 본 실험에서 열수로 짧은 시간 침출한 액을 분석에 사용한 실험조건 때문으로 사료되었다.

커피의 비타민 C 함량은 대조구가 1.22 μg/mL로 나타났고 밀싹의 혼합비율이 5, 10, 15%일 때 각각 2.56, 3.43, 4.48 μg/mL의 함량을 주어 대조구보다 약 4배까지 증가하였으며, 보리싹 또한 5, 10, 15%일 때 2.35, 2.88, 3.17 μg/mL로 증가하는 양상을 보였다. 비타민 C 함량은 밀싹을 혼합한 커피가 보리싹 커피에 비해 약간 높게 나타났다. 밀싹과 보리싹의 비타민 C 함량은 성장 시기에 차이를 보이는데(Niroula 등, 2019), 밀싹의 비타민 C 함량은 16.71~17.54 mg/100 g이었고, 보리싹의 비타민 C 함량은 16.99 mg/100 g으로 보고하였다(Altuner 등, 2021). 그리고 밀싹과 보리싹의 생리활성성분으로 페놀성 물질과 플라보노이드 함량뿐만 아니라 클로로필, 카로티노이드, 비타민 등 이차 대사산물들은 성장환경, 배지 등 재배, 환경적 요인들과 종자처리 방법 등의 다양한 요인에 의해 영향을 받으며(Ebert, 2022), 이러한 곡류새싹의 성분 차이가 혼합 커피의 생리활성성분들에 차이를 줄 것으로 여겨졌다.

곡류새싹 혼합 커피의 in vitro 항산화 활성

밀싹과 보리싹을 혼합한 커피 추출액의 DPPH 라디칼 소거능과 SOD 유사활성을 측정한 결과는 Table 5와 같다. 대조구 커피의 DPPH 라디칼 소거능은 87.79%였고, 밀싹 혼합 커피는 5, 10, 15%일 때 87.57, 87.07, 86.63%로 약간 감소하는 값을 나타내었다. 보리싹은 혼합비율에 따라 87.75, 87.07, 85.80%로 이 역시 약간 감소하였으나 통계적으로 유의적인(P≤0.05) 차이를 보이지는 않았다. 밀싹과 보리싹은 항산화 활성이 높고 밀싹의 항산화 활성이 보리싹에 비해 높게 조사된 바(Islam 등, 2021) 있다. 그러나 커피 자체가 가지고 있는 다양한 생리활성물질들의 라디칼을 소거하는 항산화 활성 또한 상대적으로 높아(Liang과 Kitts, 2014), 본 실험 결과에서와 같이 곡류새싹의 부분적인 혼합에 의해서는 커피의 라디칼 소거능을 더 이상 높이지는 못하는 것으로 사료되었다.

Table 5 . DPPH radical scavenging activity and superoxide dismutase (SOD)-like activity of coffee substituted with different levels of wheat grass and barley grass (%).

		DPPH radical scavenging activity	SOD-like activity
Coffee (control)		87.79±2.22a1)	21.34±2.55e
Wheat grass	5%	87.57±0.92a	28.03±3.65d
	10%	87.07±0.98a	29.30±1.78cd
	15%	86.63±0.11a	31.03±1.71cd
Barley grass	5%	87.75±0.50a	32.18±1.25bc
	10%	87.07±0.29a	35.41±0.87ab
	15%	85.80±0.55a	36.68±0.60a

¹⁾Values are mean±SD of triplicate determinations. Values with different letters in a column are significantly different by Duncan’s multiple range test (P≤0.05)..

곡류새싹을 혼합한 커피 추출액의 SOD 유사활성을 측정한 결과 대조구 커피의 SOD 유사활성은 21.34%였고, 밀싹이 혼합된 커피는 5, 10, 15%일 때 28.03, 29.30, 31.03%로 완만하게 증가함을 보였다. 보리싹을 혼합한 커피는 혼합량이 늘어날수록 32.18, 35.41, 36.68%로 역시 결괏값이 증가함을 확인할 수 있었다. 밀싹과 보리싹의 추출물은 비타민 C, 페놀화합물, 플라보노이드 함량이 높아 SOD 유사활성이 높다고 하였으며(Park, 2021), 이로 인해 밀싹과 보리싹 혼합 커피의 SOD 유사활성이 증가하는 것으로 판단되었다.

본 연구에서는 곡류새싹(밀싹, 보리싹)을 커피에 5~15% 비율로 대체하여 혼합한 혼합 커피를 제조하여 이화학적 특성과 생리활성성분을 조사하였다. 곡류새싹의 혼합비율이 증가할수록 혼합 커피의 조단백질 함량은 증가하였으며, 조지방과 조회분 함량은 감소하였다. 커피 추출액의 색도는 곡류새싹의 혼합비율이 증가함에 따라 명도는 증가하였으며 적색도, 황색도 및 갈색도는 감소하였다. 곡류새싹의 혼합비율이 증가할수록 총 페놀 함량은 미미하게 감소하였으나 유의적인 차이는 없었으며, 플라보노이드 함량은 밀싹 혼합에 의해 증가한 반면 보리싹 첨가에서는 별 차이를 보이지 않았다. 한편 곡류새싹의 비율이 증가함에 따라 클로로필, 베타-카로틴, 비타민 C 함량은 증가하였다. 곡류새싹의 혼합비율이 증가함에 따라 DPPH 라디칼 소거능은 유의적인 차이가 없었으나 SOD 유사활성도는 증가하였다. 밀싹과 보리싹은 커피에 일부 혼합하여 사용 시 커피의 카페인 함량을 줄이고 싹이 지닌 생리활성성분을 보완하여 커피 대체재로 유용하게 쓰일 수 있을 것으로 판단되었다.