우리나라는 커피 공화국이란 별칭이 생길 만큼 한국인의 커피 사랑은 대단하다. 특히 우리나라의 커피 소비량은 전 세계 중에서도 괄목할 만한 성장을 이루었다. 국제커피협회(International Coffee Organization)의 조사에 따르면 2021년 1월 기준 한국은 유럽, 미국, 일본 등에 이은 세계 6위 수준의 커피소비 국가로 괄목할 만한 성장을 이루었다. 커피 생두 한 포대에 60 kg을 기준으로 2017년에 237만 포대를 수입하여 2021년에는 251만 포대에 이르기까지 연평균 2.0%의 성장을 이루고 있으며, 커피의 수입량은 계속 증가할 것으로 보인다(ICO, 2021).

이러한 커피의 품종은 상업적으로 크게 Coffea arabica L.(Arabica종)과 Coffea canephora L.(Robusta종)로 나눌 수 있는데 보통 아라비카(Arabica)와 로부스타(Robusta)로 불리고 있다. 총재배량의 75%를 차지하고 있는 아라비카는 고지대에서 재배되며 재배환경과 병충해에 취약하다. 반면 23~25%의 재배량을 차지하고 있는 로부스타는 상대적으로 저지대에서 재배되며 높은 온도와 강우 그리고 병충해에도 강하다. 이러한 특징을 가지고 있는 두 품종은 맛과 향에서도 차이를 보이는데 아라비카종이 로부스타종보다 더 좋은 맛과 풍부한 향을 나타내어 아라비카종이 더 비싼 가격으로 거래된다(Grosch, 1995).

실제 마시게 되는 커피 품질에는 재배와 수확 조건이 좋은 생두의 영향뿐만 아니라 건조, 저장, 볶기, 분쇄, 추출 등 가공 공정 또한 중요한 역할을 한다(Banti와 Abraham, 2021). 우리가 흔히 알고 있는 커피의 원두는 커피 생두의 로스팅 공정을 거쳐서 생성된다. 로스팅 커피의 관능적 품질 특성은 배전 공정 중 Maillard 반응, Strecker 분해, 지방 분해, 당 분해 등의 여러 반응에 따른 유리 아미노산의 소실과 free sugar, sucrose, chlorogenic acid, 트리고넬린(trigonelline)의 감소에 의해 생성되며, 커피 원두의 종류, 로스팅, 추출 등의 요인에 따라 색감, 맛, 향이 달라진다(Baik과 Ko, 1996).

오늘날 주로 이용되는 커피의 추출 방법은 크게 핸드드립(hand drip), 에스프레소(espresso), 콜드브루(dutch/cold brew), 모카포트(moka pot), 프렌치 프레스(french press), 사이폰(syphon)으로 나눌 수 있다. 그리고 일반적으로 커피는 열수를 이용해 추출하지만, 냉수를 이용해 추출하는 방식도 흔히 사용되고 있다. 그 예가 콜드브루인데, 이 방식은 시간이 경과한 후에도 맛의 변화가 적고 냉장 보관이 가능하며 카페인(caffeine)의 함량이 적은 것으로 알려져 있다(Jeon 등, 2008).

커피는 독특한 맛과 향기 등이 조화되어 만들어지는 대표적인 기호 음료 중의 하나로, 카페인, 당 그리고 다양한 기능성 물질인 클로로겐산(chlorogenic acid), 폴리페놀 등의 페놀화합물이 함유되어 있다. 커피에는 다른 식품에 비해 폴리페놀 등의 항산화 성분 함량이 높아 세포 손상을 유발하는 자유라디칼 소거능이 높다고 알려져 있다(Lee와 Byun, 2008). 클로로겐산은 간의 포도당 흡수를 저해시키고, 폴리페놀은 강력한 항산화 작용으로 피부노화를 막는다. 뿐만 아니라 커피에 포함된 나이아신 성분은 식욕억제, 지방분해 촉진, 기초대사량을 증가시킨다. 마지막으로 커피의 대표적인 기능성 물질인 카페인은 교감 신경계를 자극하고 지방 산화를 증가시켜 다이어트에 도움이 되는 등 기호식품을 넘어서 커피의 약리적인 효과에도 많은 연구가 이루어지고 있는 추세이다(Jeong, 2015). 그에 반하여 카페인의 부정적인 작용(Grosso 등, 2017)과 카페인의 영향을 줄이면서 커피의 맛을 즐길 수 있도록 생두로부터 카페인을 추출하는 공법 즉 디카페인 커피 제조법들이 개발되어 왔으며(Ramalakshmi와 Raghavan, 1999), 또한 커피 대체재에 관한 연구들도 수행되고 있다(Mostafa 등, 2021; Shin 등, 2023).

커피 수요가 점점 더 많아짐에 따라 커피 성분의 특성을 정리한 자료의 필요성을 느꼈으며, 커피 성분 분석 자료는 현대인의 건강 소비 트렌드 및 앞으로 나아갈 커피 산업의 방향성에 대해 기초적 자료가 될 것이라고 보았기에 이 연구를 진행하였다. 따라서 본 연구에서는 원두의 가공과정에 따른 로스팅, 추출 등을 통해서 달라지는 색, 맛, 향의 관능적 품질 특성과 항산화 활성 성분, 카페인 등의 기능적 품질 특성을 분석하여 제시하고자 한다. 커피의 품질 특성에 관한 연구로는 커피의 로스팅 정도에 따른 품질 특성(61편), 커피의 추출 방법에 따른 품질 특성(48편), 커피의 첨가 및 침지에 따른 품질 특성(16편), 기타(17편) 총 142편 논문의 연구 동향을 정리하였다(중복 논문 제외). 커피의 품질 특성은 대표적인 커피의 기능적 특성과 관능적 특성으로 나누어 정리하였다. 따라서 커피 가공과정에 따른 관능적 품질 특성과 관련한 논문으로는 로스팅 정도에 따른 품질 특성(37편), 커피의 추출 방법에 따른 품질 특성(28편), 커피의 첨가 및 침지에 따른 품질 특성(10편), 기타(7편)로 총 82편을 조사하였다. 그리고 커피 가공과정에 따른 기능적 품질 특성과 관련한 논문으로는 로스팅 정도에 따른 품질 특성(37편), 커피의 추출 방법에 따른 품질 특성(24편), 커피의 첨가 및 침지에 따른 품질 특성(12편), 기타(10편)로 총 83편을 조사하였다. 본 연구에서는 커피원두를 가공과정에 따라 나타나는 커피의 관능적 품질 특성 및 기능적 품질 특성 위주로 연구 동향을 정리하였다.

‘커피 원두 가공에 기반한 커피 품질 특성에 관한 연구 동향’을 주제로 하여 국내 대학, 국내 학회지에 발표된 논문 중에서 2007년부터 2023년 6월까지의 논문을 대상으로 정리 분석하였다. 관련 내용으로 분류된 총 143편의 논문에 대한 원두의 가공과정 품질 특성별 내역은 관능적 특성, 기능적 특성으로 나누어 정리하였으며, 기타 17편의 논문은 연구 과정에 따른 결과 분석이 본 논문의 연구 동향과 달라 결과만 따로 나타내어 정리하였다. 논문 연구에 활용된 원두의 종류는 아라비카종 159건으로 로부스타종 23건보다 많았으며, 아라비카종의 원산지는 콜롬비아가 44건으로 가장 많고 그다음 브라질 41건, 에티오피아 33건 등으로 총 9가지 종류가 확인되었다(Fig. 1). 로부스타종은 베트남이 9건으로 가장 많으며, 그다음 인도네시아 6건, 인도 5건, 에티오피아 2건, 과테말라 1건 순으로 총 5가지 종류가 확인되었다(Fig. 1).

Fig 1. Number of Arabica bean (A) and Robusta bean (B) by type, including one or more duplicate papers.

원두의 가공과정에 따른 분류를 로스팅, 추출, 첨가 및 침지로 분류하였으며, 기타 논문은 별도로 정리하였다. 원두의 가공과정에 따른 논문 중에서 ‘배전’은 일본어에서 유래된 ‘로스팅’의 의미로, 로스팅에 관한 논문으로 포함하여 정리하였다. 그리고 원두의 로스팅 중 온도에 따라 특정한 온도만 제시하여 진행했는가, 온도에 변화를 주었는가, Specialty Coffee Association(SCA) 분류법을 활용했는가 등 총 3가지로 나누어 정리하였다. 또한 품질 특성별 연구에서 관능적 특성은 pH, 색도, 산도, 당도, 묘사분석 중 맛과 향, 향기 성분 5개로 분류하였으며 향기 성분은 별도로 정리하였다. 기능적 특성은 클로로겐산, DPPH 자유라디칼 소거 활성, 카페인, 총 폴리페놀, 총 플라보노이드, ABTS 라디칼 소거 활성, 트리고넬린 7개로 분류하였다. 원두 가공과정에 따른 관능적 품질 특성 연구 논문은 82편을 조사하였고 7~8년 기준으로 비교하면 2007~2015년 36편, 2016~2023년 46편으로 다소 증가하였으며, 품질 특성별 연구 동향에서 커피의 맛과 향에 대한 묘사분석이 62편으로 가장 많이 다루고 있었다. 그다음으로 pH 관련 연구가 37건으로 많았으며 색도 관련 29건, 산도 관련 13건, 당도 관련 8건 순으로 로스팅에 따른 묘사분석 관련 연구가 많이 진행되었다. 향기 성분은 별도로 13편을 정리하였으며, 최근에는 함초, 한라봉, 발아유색보리 등 첨가 및 침지 커피에 관한 연구도 진행되는 것으로 나타났다(Bae, 2020; Shin, 2022; Shin 등, 2021).

원두 가공과정에 따른 기능적 품질 특성 연구 논문은 83편을 조사하였고 7~8년 기준으로 비교하면 2007~2015년 22편, 2016~2023년 61편으로 2배 이상 증가하였으며, 품질 특성별 연구 동향에서 카페인 관련이 46건으로 가장 많았다. 이외에 폴리페놀 관련 44건, 클로로겐산 관련 36건, DPPH 자유라디칼 소거 활성 관련 31건, 플라보노이드 관련 19건, ABTS 라디칼 소거 활성 관련 16건, 트리고넬린 관련 14건 순으로 항산화 활성과 관련된 연구가 많이 진행되었다. 최근에는 관능적 품질 특성 연구 논문과 마찬가지로 첨가 및 침지에 관한 연구가 진행되고 있으며 뇌, 부신, 콜레스테롤 축적에 미치는 영향(Ju, 2019; Kim, 2018b; Park, 2019a) 등 항산화 활성 및 항염증과 관련된 연구도 다양하게 진행되고 있다.

원두의 로스팅에 따른 논문 수는 관능적 품질 특성으로 정리된 논문 37편, 기능적 품질 특성으로 정리된 논문 36편으로 중복 논문을 제외한 총 61편이다. 특정한 온도를 기준으로 하여 로스팅을 진행한 연구는 Fig. 2에 제시했다. Medium roasting 한 논문 수가 14건으로 가장 많고 그다음 dark roasting이 13건, light roasting이 7건 순이었다. 일반적으로 국내에서는 반열풍식 로스팅으로 처리되고 열원과 용량 등 차이가 있으나 보통 10~20분 동안 180~250°C 온도에서 이루어지며 로스팅 기술에 따라 맛의 차이가 난다(Jeong, 2015). 따라서 180~250°C 온도 범주에 있는 medium roasting과 dark roasting이 가장 많은 연구가 진행되었음을 알 수 있다. 그러나 로스팅 온도가 높아짐에 따라 향기 성분 중 하나인 pyrazine 화합물과 카페인, DPPH 라디칼 소거 활성, 총 폴리페놀 함량은 유의적으로(P<0.05) 감소하는 것으로 보고되었다(Nam과 Kang, 2015). 반면에 원두를 180°C에서 5분에서 10분 사이로 로스팅하였을 때는 항산화 활성 기능을 하는 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량, DPPH 라디칼 소거 활성이 높아지는 효과가 있는 것으로 나타났으며, 로스팅 시간이 20분 및 30분으로 증가하면 마찬가지로 감소하였다(Hwang과 Moon, 2022).

Fig 2. Number of papers marked with specific roasting temperature reference only, including one or more duplicate papers.

로스팅 온도에 변화를 준 연구 논문은 투입과 배출 과정에서 온도가 올라가는 경우와 낮아지는 경우를 나누어 Fig. 3에 제시했다. 로스팅 온도가 올라가는 경우가 19건으로 가장 많고 로스팅 온도가 낮아지는 경우는 6건이다. 로스팅 시 원두의 투입 온도는 180~200°C 사이이며 최대 230°C에서 투입하고, 원두가 갈라지는 현상인 크랙을 거쳐 배출은 배전의 강도에 따라 다양하게 최소 173°C에서 최대 257°C에서 배출한다. 약배전의 경우 1차 크랙만 거치고 약 190°C 정도에서 배출되며, 중배전은 210°C, 강배전은 2차 크랙 후 230°C 정도에서 배출하는 것으로 나타난다.

Fig 3. Number of papers with a change in roasting temperature, including one or more duplicate papers.

로스팅기도 예열 작업을 해두어야 하는데 예열할 때는 낮은 온도부터 시작하여 약 210°C까지 천천히 온도를 올려주면서 최소한 20~30분 이상 예열해야 하고, 온도가 190°C가 되면 조직에 미세한 균열이 생기기 시작하며 200°C부터는 향기 성분 생성과 갈변이 더욱 활발하게 진행된다. 210~230°C에서 배전을 중단하고 신속히 냉각시켜 볶는 과정을 끝내는데, 이 단계에서 향기 성분의 생성이 최고에 도달하기 때문에 로스팅 시 온도를 상승시키는 경우가 많음을 알 수 있다(Franca 등, 2005). Lee와 Park(2020)의 배전 조건에 따른 무산소 발효 커피의 특성 연구에서 로스팅 시 원두를 200°C에 투입하여 189°C로 배출한 약배전 원두의 경우, 유리당 함량 중 단당류인 glucose를 함유하고 있으나, 로스팅 온도를 올려 배출한 중배전과 강배전에서는 검출되지 않았다. 온도를 낮게 배출한 약배전에서는 온도를 높게 배출한 중배전과 강배전보다 많은 함량의 sucrose, 클로로겐산, 트리고넬린 등을 함유하고 있었다.

SCA 분류법을 활용하여 로스팅을 진행한 연구는 Fig. 4에 제시했다. 스페셜티 미국 커피협회의 SCA 분류법을 활용한 논문 수가 총 34편에 88건 인용하였으며, 8단계 분류법 명칭을 쓴 논문은 총 15편, 20건 인용으로 정리하였다. SCA 분류법은 Agtron 사의 색도계를 이용하여 컬러로 단계를 구분하며, 8단계 분류법은 로스팅 스타일에 따라 단계별 이름을 정한 것으로 SCA 분류법과 동일하다. Agtron은 로스팅 정도를 숫자로 표현한 것으로 로스팅이 강하면 Agtron 값이 낮고 약하면 값이 높다(Gu, 2020).

Fig 4. Number of papers utilizing Specialty Coffee Association (SCA) and eight-step methods, including one or more duplicate papers.

SCA 분류법에서 가장 많이 사용된 로스팅은 Medium으로, Medium(#55)은 조금씩 과도한 팽창으로 인해 기름기가 나오기 시작하고 신맛이 없어지며 쓴맛과 달콤한 향기가 난다. 생두에 들어있는 당분을 캐러멜화하여 커피 풍미 오일을 생성하고 로스팅 과정에서 화학적 변화가 완료되는 단계이다. 맛의 성분은 aldehyde, ketone, ester, acetic acid, butyric acid, valeric acid로 이루어져 있어 캐러멜화된 당분 오일 그리고 트리고넬린, 퀸산, 니코틴산(nicotinic acid)과 같은 미량성분이 생성되는 과정이 커피를 마시게 만드는 이유가 된다(Jeong, 2015).

SCA의 분류법 중 Light medium(#65), Medium(#55), Moderately dark(#45), Dark(#35) 4가지 조건을 사용해 비교 분석한 논문이 7편으로 가장 많았으며, 그다음 SCA 분류법 중 약배전, 중배전, 강배전에 해당하는 Light(#85), Modreately Light(#75), Dark(#35) 3가지 조건을 사용해 비교 분석한 논문이 5편이었다. Gu(2020)의 로스팅 조건에 따른 라오스산 아라비카 커피의 특성 연구에서 로스팅 강도가 강해짐에 따른 총 폴리페놀 함량이 에스프레소 추출일 때 medium roasting에서 가장 높았으며, light medium roasting, dark roasting, moderately dark roasting 순으로 유의적으로 감소하는 경향을 보여 로스팅 온도나 강도에 따른 구체적인 비교분석을 위해 4가지 조건을 사용하는 것으로 사료된다.

8단계 분류법을 사용한 논문 중에는 Full City 로스팅이 9건으로 가장 많았으며 그다음은 City 로스팅이 5건이었다. 일반적으로 스페셜티 등급의 커피가 함유하고 있는 항산화 물질인 클로로겐산을 더 많이 얻기 위해서는 8단계 분류법인 High 로스팅을 할 때 더 많은 클로로겐산을 얻을 수 있었다(Park, 2023; Fig. 4). 이외에 Koh(2020)의 원두를 각각 투입 온도, 열 공급량, 배출 온도를 다르게 하여 배전한 연구에서는 약배전, 중배전, 강배전, Scorched, Baked, Underdeveloped의 6가지 조건이 사용되었다.

추출 방법에 따른 논문은 총 48편을 정리했으며 추출 방식은 에스프레소가 20건, 핸드드립이 14건, 프렌치 프레스 6건, 콜드브루 3건 등 64건으로 Fig. 5에 제시했다. Kim과 Ahn(2023)의 추출 방법에 따른 제조 커피의 품질 특성 및 항산화 활성 연구에서 핸드드립, 에스프레소, 사이폰, 프렌치 프레스, 모카포트, 더치커피의 방식으로 추출한 커피에서 에스프레소가 가용성 고형분 함량과 갈색도가 가장 높았다. 유기산 함량은 에스프레소가 구연산, 사과산, 퓨말산, 젖산 및 포름산이 가장 높았으며, 또한 sucrose, glucose, fructose, sorbitol 함량과 트리고넬린, 카페인, 클로로겐산 등에서 에스프레소 추출 방법이 가장 높은 결과를 보여 에스프레소는 다양한 추출 방법으로 제조된 커피에서 커피 음료를 개발하기에 적합하다는 것을 알 수 있다(Eun 등, 2014). 에스프레소 추출 방식에서도 고온 가압에서 추출된 에스프레소가 상온 고압에서 추출된 에스프레소보다 총당 함량, 조단백질 함량, 조지방 함량, 회분 함량, 총 폴리페놀 함량, 카페인 함량 모두 높은 것으로 나타났다(Kim과 Yoo, 2019). 그러나 Gu(2020)에 따르면 로스팅에 따른 총 폴리페놀 함량 및 총 플라보노이드 함량과 항산화 활성의 상관관계는 에스프레소 커피보다 드립 커피에서 더 높았다. 더치커피는 초기 추출액에서 후기 추출된 커피액보다 여러 성분이 약 2배 정도 높게 나타났으며, 추출 시간 9시간 동안 pH의 변화는 크지 않았다. 더치커피와 드립 커피의 비교실험 결과 갈색도는 비슷하나 더치커피의 고형분 함량이 드립 커피에 비해 높았다. 고형분의 함량 차이로 인해 폴리페놀 함량뿐만 아니라 다른 기능성 성분의 함량에도 차이를 보였다. 커피의 주요 기능성 성분인 카페인, 클로로겐산, 니코틴산 함량 모두 드립 커피보다 더치커피의 함량이 높았다(Hwang 등, 2013).

Fig 5. Number of papers by extraction method, including one or more duplicate papers.

첨가 및 침지에 따른 논문은 총 16편이며 통율무와 진피, 얼그레이, 작두콩 및 블랙커민, 함초, 한라봉, 발아유색보리와 곡류 새싹, 건조 사과, 둥굴레, 와인, 땅콩으로 총 11가지 부재료를 첨가한 사례와 대추, 함초, 구기자, 산수유를 침지하여 커피를 추출한 4건 이외에 배전된 원두를 다시팩에 담아 우려낸 침출 커피가 있다.

Kim(2018a)의 얼그레이 첨가 연구에서는 스페셜티 커피 시료보다 종합적인 기호도, 맛, 쓴맛, 신맛 항목에서 동등 우위를 나타내었으며, 향, 풍미 항목에서 유의적으로(P<0.05) 높은 점수를 받았다. Shin 등(2021)의 한라봉 추출액 첨가 연구에서는 한라봉 추출액의 첨가에 따라 수분 함량, 총 폴리페놀 함량은 증가, 조회분, 조단백질 및 총 플라보노이드 함량은 감소하였다. Song(2020)의 구기자 추출물 침지 커피 연구에서 침지 시간이 증가할수록 pH는 낮아졌다. 갈색도는 2시간 침지 커피가 높으며 4시간 침지 커피부터 감소하였다. 당도는 침지 시간이 길어질수록 증가하였으며, 총 산도는 2시간 침지 커피가 높았으나 이후로는 낮았다. 이는 Kim(2020b)의 대추 추출액 침지 커피 연구 결과와 비슷한 경향으로 나타났다. Kim(2023)의 건조 사과 첨가 커피 연구에서는 DPPH 자유라디칼 소거 활성, ABTS 라디칼 소거 활성이 11% 건조 사과 분말 첨가 커피에서 가장 우수한 것으로 나타났다.

원두의 가공과정에 따른 관능적 품질 특성별 연구 동향에서 커피의 맛과 향에 대한 묘사분석이 62편으로 가장 많았다. 향기 성분은 별도로 13편을 정리하였으며, 그다음으로 pH 관련 연구가 37건으로 많았다. 이외에 색도 관련 29건, 산도 관련 13건, 당도 관련 8건이었다.

Kang 등(2015)의 분쇄도 및 로스팅 조건이 수프리모 커피에 미치는 특성 연구에서 pH는 약배전보다 강배전 시 높아졌다. 이외에 여러 논문에서도 강하게 로스팅할수록 pH가 높아지는 것으로 보고되었다. Lee(2010)는 커피의 pH가 신맛과 연관되는데, 커피의 중요한 관능 요소인 신맛은 가장 소실되기 쉬워 고온과 장시간으로 추출하게 되면 사라지기 쉬운 맛이라 하였다. Suh 등(2014)의 연구에서는 에티오피아 시료의 중배전한 커피가 신맛이 가장 강한 것으로 나타났으며, 일반 성분 분석에서도 에티오피아 중배전한 시료의 pH 값이 가장 낮은 것으로 나타났다. Lim(2014)은 9분까지 배전 시간을 증가시킴에 따라 커피의 pH가 점차 감소하였고 9분 이후부터는 커피의 pH가 증가한다고 보고하였다.

Yoon(2014)의 추출 방식에 따른 커피의 품질 특성 연구에서 pH는 콜드브루가 가장 높았고 사이폰이 가장 낮았으며, 아메리카노와 핸드드립은 큰 차이를 보이지 않았다. Eun 등(2014)의 연구에서는 이브리크를 이용하여 추출한 커피의 pH가 가장 높았다. Kim(2020b)은 대추 추출물에 침지 시간을 달리한 커피 추출액의 pH가 침지 시간이 증가할수록 낮아졌다고 보고하였다. Song(2020)의 연구에서도 2시간 침지 커피의 pH는 유의적으로 가장 높았으나, 4시간 침지 커피와 6시간 침지 커피는 2시간 침지 커피보다 유의적으로 낮았다. Kim(2018a)은 얼그레이 차 배합 비율이 높아질수록 pH가 낮아진다고 보고하였다.

색도는 크게 L^*값(명도), a^*값(적색도), b^*값(황색도), 갈색도 4가지로 분석되었는데, Lee와 Yoon(2018)의 연구에서는 L^*값, a^*값, b^*값 모두 시료 간의 유의한(P<0.001) 차이가 있었으며, L^*값은 워시드 커피가 높고 디카페인 커피가 낮아 디카페인 커피 생두의 색이 일반 커피 생두보다 어두웠다. 또한 로스팅이 진행될수록 생두의 색이 점점 캐러멜화가 진행되어 진한 색으로 변하므로 중배전(#55), 중･강배전(#45), 강배전(#35)이 될수록 L^*, a^*, b^*값은 낮은 값을 나타내었다. Lee 등(2013)의 커피원두의 배전강도에 따른 품질 특성 연구에서 L^*값과 b^*값은 배전 조건이 강해질수록 Maillard 반응으로 인해 감소하는 경향을 보였고 a^*값은 약배전까지는 증가하였다가 중, 강배전으로 배전 조건이 높아질수록 감소하는 결과를 보였다. 커피 추출액의 갈색도는 로스팅 강도가 진행될수록 증가하는 경향을 보였다. 추출 시간에 따른 갈색도의 변화에서 다크 로스팅된 시료는 장시간의 열처리로 인해 갈색 물질이 많이 생성됨에 따라 10분이 지난 후부터 급격하게 상승하였고, 미디엄 로스팅된 시료는 열처리를 덜 함으로써 갈색 물질 생성이 덜 됨에 따라 15분이 지난 후부터 변화가 미미하였다(Jo, 2014; Lee, 2018). Park(2019b)의 로스팅 중량별 원두 및 콜드브루 커피의 특성 연구에서 갈색도는 로스팅 후 2일 차의 건식법 커피와 습식법 커피 둘 다 로스팅 중량이 늘어날수록 감소하는 것으로 나타났다. So 등(2014)의 추출 조건에 따른 더치커피의 이화학적, 관능적 특성 및 저장 중 특성 변화 연구에서 갈색도는 4°C와 20°C의 추출 온도에서 각각 0.250±0.01, 0.313±0.011로 나타났다. 공통적으로 2주 차와 8주 차가 가장 높았으며 최종적으로 갈색도는 증가하였다.

Lee 등(2013)의 커피 원두의 배전 강도에 따른 품질 특성 연구에서 배전의 강도가 클수록 총 산도는 감소하는 경향을 나타냈다. Koh(2020)의 배전 공정과 추출 방법이 커피의 이화학적 특성 연구에서 추출액에서 총산의 농도는 에스프레소가 가장 높았으며, 모카포트, 무카, 브리카, 드립, 에어로프레스의 순으로 낮아졌다. Lim(2014)의 연구에서 9분까지 배전 시간을 증가시킴에 따라 커피의 pH가 감소한 것과 마찬가지로 총 산도도 감소하였다. 9분 이후부터는 커피의 pH는 증가하지만 총 산도는 계속 감소하는 경향으로 나타났다.

Oh(2015)의 연구에서 배전 정도의 차이에 따라 약한 수준의 배전도일 때 가장 당도가 낮고 배전의 정도가 강해질수록 당도가 높아졌으나, 시간이 경과함에 따라 당도가 점차 감소세로 전환되는 것을 보고하였다. Kang 등(2015)은 당도와 총당 함량이 배전 강도에 따라 유의적인 차이를 나타내지 않는다고 보고하였으며, Choi 등(2015)의 연구에서는 추출 방법으로 여과법(핸드드립), 가압추출법(에스프레소), 침지법(프렌치 프레스)을 사용하였는데 당도는 9.87°Brix로 여과법이 가장 높게 나타났다.

맛과 향에 대한 묘사분석 논문은 62편으로 Fig. 6에 제시되는 224건 외에도 79건의 다양한 묘사분석이 진행되었다. pH와 관련이 있는 신맛과 당도, °Brix와 관련이 있는 단맛이 각각 35건, 34건으로 가장 많았으며, 쓴맛 32건, 뒷맛 15건, 바디감 13건, 과일 향 12건, 짠맛 9건, 떫은맛 9건, 감칠맛 8건 등 86가지 중 빈도수가 많은 순서로 2건 이하는 제외하여 23가지로 나타내었다.

Fig 6. Number of papers on taste and aroma description analysis, including one or more duplicate papers.

향기 성분은 13편의 논문으로부터 정리하였다. 생두는 로스팅 과정을 거치면서 생두 속에 함유된 아미노산과 당분이 Maillard 반응을 일으켜 휘발성 방향족 화합물이 생성되면서 커피의 향이 만들어진다. 이러한 향기 성분 중 하나인 pyrazine compounds는 식품의 볶음 과정에서 발생하는데 구운 향, 고소한 향, 토스트 향, 초콜릿 향 등의 향기를 내는 성분으로 커피의 좋은 향의 본체라고 할 수 있다(Kang, 2015). Lee와 Park(2020)의 배전 조건에 따른 무산소 발효커피의 이화학적 및 향기 성분 특성 연구에서 생두 추출액은 1,2,3-trichloropropane의 클로로포름과 비슷한 향이 지배적인 향의 특질이 될 것이며 4-methylbenzaldehyde와 phenylethyl alcohol에 의한 약간의 과일 향과 꽃 향 정도가 기대될 것으로 보이고, 라이트 로스트 원두 추출액은 1,2,3-trichloropropane의 클로로포름과 비슷한 향과 2-methoxy-4-vinylphenol에 의한 나무 향이 지배적인 가운데 기타 향기 성분들에 의한 빵 향, 캐러멜 향, 커피 향, 감자 향 등이 나타날 것으로 기대된다. 미디엄 로스트 원두 추출액도 라이트 로스트 원두 추출액과 비슷한 향기 특질을 가지나 클로로포름과 비슷한 향은 줄고 빵 향, 캐러멜 향, 커피 향, 감자 향 등이 증가하는 향기의 특질을 가질 것으로 보이며, 다크 로스트 원두 추출액은 보다 감소한 클로로포름 향과 나무 향, 빵 향, 캐러멜 향, 커피 향, 감자 향 등과 이에 반해 pyridine에 의한 증가한 톡 쏘는 향이 나타났다. Moon과 Kim(2020)의 전자코를 이용한 워시드 가공 커피와 내추럴 가공 커피의 향기 특성에 관한 연구에서 에티오피아산 3개 지역 Yirgacheffe chelba, Yirgacheffe aricha, Yirgacheffe kochere 커피에서 공통으로 강하게 감지된 성분은 은은한 단 향의 향기 특성을 갖는 4-ethylcyclohexene, 달콤함, 사과향기, 바나나와 같은 열대과일 향기 특성을 갖는 isopentyl propanoate, 갓 베어낸 풀 향기 특성을 갖는 cis-3-hexenol, 달콤한 사과와 바나나 같은 향기 특성을 갖는 2-methyl propyl acetate가 나타났다. Lee 등(2013)의 연구에서는 배전 조건이 강해지면서 몇 가지 성분을 제외한 대부분 성분이 증가하는 경향을 나타냈다. 특히 furan 유도체 화합물의 증가 정도는 다른 성분에 비해 매우 높았다. 그러나 furfural의 함량은 배전 정도가 강해질수록 감소하였으며 diacetyl, 2,3-pentanedione 및 pyrazine 등도 배전 조건이 강해질수록 감소하였다.

Suh(2015)의 전자코, 전자혀 및 푸리에 변환 근적외선 분광분석기를 활용한 아라비카 커피의 배전 중 품질 연구에서는 중배전과 강배전에서 각각 31종과 33종의 향기 성분이 검출되었으며, 배전 정도가 강해짐에 따라 몇 가지 성분을 제외한 대부분 향기 성분이 증가하는 경향이 나타났다.

관능적 품질 특성과 관련된 기타 7편의 논문은 연구 과정에 따른 결과 분석이 본 논문의 연구 동향과 달라 결과만 따로 나타내어 정리하였다. Lee(2008)의 인스턴트커피를 재료로 한 연구에서 인스턴트커피에 포함된 일반적인 향 성분은 커피 고유의 향이고, 특이한 피크는 각 인스턴트커피에 포함된 특정 향 성분으로 나타났다. Hong(2013)의 연구에서 국내 유통 중인 인스턴트커피의 향기 성분은 매우 다양하여 향기 성분 조성과 함량이 달랐으나, pyrazines와 furans 성분이 상대적으로 높게 나타났다. Pyridines와 pyrazines는 Maillard 반응의 산물로 열처리 가공식품에서 roasted 혹은 toasted 풍미를 부여한다. Furans는 캐러멜 향, 에테르 향 등, pyrroles는 훈연향 등의 특징이 있다. Lim 등(2017)은 원두의 분쇄 입도에 따른 품질 특성으로 pH, 산도, 갈색도, 색도, 총 페놀, 카페인, 클로로겐산 함량 및 휘발성 화합물을 비교 분석하였다. pH 및 갈색도는 분쇄 입도가 작아질수록 증가하였으나 산도는 감소하였다. 색도에서 L^*, a^*값은 분쇄 입도가 작아질수록 감소하였으나, L^*값에서 분쇄 입도별 유의적인 차이는 나타나지 않았으며 b^*값은 분쇄 입도가 제일 작은 very fine size(425 μm 이하)에서 15.75로 가장 높은 황색도를 나타내었다. 색차에서 control과 분쇄 커피 분말과는 현저한 색의 차이 단계를 나타내었다. 총 페놀, 카페인 및 클로로겐산 함량은 분쇄 입도가 제일 작은 very fine size 입도에서 추출한 커피가 높은 함량을 나타내었고, 휘발성 화합물의 총함량도 100 mg/kg 이상 높게 검출되었다. Kim(2018c)의 연구에서 동일한 품종(Coffea arabica L.)이지만 서로 다른 특정 발효 과정을 거친 코피 루왁과 몬순 말라바의 생두와 볶은 커피의 휘발성 성분을 조사하였다. 루왁 생두의 대표적인 화합물은 pentamethyl heptane과 3-methyl-1-butanol이었다. 그리고 total ion chromatograms를 비교한 결과, 특유의 특성을 가진 alkyl butanols, pinenes, benzaldehyde, butanediols, 4-vinyl guaiacol 등의 화합물은 몬순 생두에서 더 다양한 것으로 밝혀졌다. 그러나 로스팅 후 발효된 커피는 뚜렷한 차이를 보이지 않았다. Bu 등(2021)은 전자코, 전자혀, gas chromatography와 gas chromatography/mass spectrometry를 이용한 시판 커피의 향미 특성 비교 연구에서 시중에서 판매되고 있는 10종의 커피 브랜드(franchise coffee, non-franchise coffee, bulk coffee)의 맛과 향을 분석하였는데, 브랜드별 로스팅 조건과 로스팅기에 따라 다른 맛과 향을 나타낼 수 있다고 판단하였다. 소비자 선호도가 높은 franchise coffee는 다른 non-franchise coffee와 bulk coffee에 비해 맛이나 향이 우수해서가 아닌 brand image와 brand preference 등에 영향을 받는 것으로 조사되었다. Shin(2011)의 품질 특성 연구에서 후각의 경우 아로마의 강도는 coarse가 가장 강하였고 fine, very fine 순으로 강하다고 평가하였으며 향미의 강도는 fine, coarse, very fine 순으로 강하다고 하였으나 유의한 차이를 보이지는 않았다. Park(2015)은 분쇄 입도에 따른 에스프레소 커피의 성분 함량과 단맛, 신맛, 선호도의 검사에서 유의적인 차이는 없었다고 보고하였다.

원두의 가공과정에 따른 기능적 품질 특성별 연구 동향에서 카페인 관련이 46건으로 가장 많았다. 이외에 폴리페놀 관련 44건, 클로로겐산 관련 36건, DPPH 자유라디칼 소거 활성 관련 31건, 플라보노이드 관련 19건, ABTS 라디칼 소거 활성 관련 16건, 트리고넬린 관련 14건 순이다(Fig. 7).

Fig 7. Functional component quality characteristics, including one or more duplicate papers.

커피에 함유된 카페인은 운동 활성, 각성, 강화효과 같은 효과가 있고 피로를 감소시키며(Ferré, 2008), 부신피질 호르몬 분비를 활성화시켜서 순환기 계통의 운동을 늘리고 이뇨 작용 유발, 기관지 확장, 담낭 수축, 위장관의 운동성을 증가시키는 효과를 나타낸다(Kang 등, 2010). Kim 등(2019a)의 로스팅 조건에 따른 브라질산 커피의 이화학적 특성 연구에서 카페인 함량은

에스프레소는 medium espresso에서 moderately espresso로 로스팅 강도가 강해질수록 카페인 함량이 증가하였으며, 로스팅 강도가 가장 강한 very dark espresso에서는 감소하였다. 드립의 카페인 함량은 moderately dark drip에서 가장 높았으며, very dark drip에서는 낮아졌다. Kim 등(2020)의 로스팅 조건에 따른 엘살바도르산 커피의 이화학적 특성 연구에서는 에스프레소와 드립 커피 모두 로스팅이 강해질수록 증가함이 보고되었다. 반면에 Suh 등(2014)의 연구에서 카페인 함량은 브라질 커피의 경우 에티오피아 커피보다 약간 높게 나타났으나 배전 과정에서 유의적인 함량 차이는 없는 것으로 나타났다. 마찬가지로 보통 아라비카종은 1%의 카페인을 함유하고 있고 로부스타종은 2% 정도의 카페인을 함유하고 있으나, 로스팅 조건에 따른 카페인의 함량은 큰 변화가 없는 것으로 보고되었다(Jeong, 2015; Jo, 2014; Kang, 2015). Song(2017)의 연구에서 카페인 함량은 아라비카와 로부스타 모두 medium roasting 조건에서 가장 높은 함량을 나타내었으며 로스팅 단계가 높아질수록 함량이 유의적으로 감소하는 것으로 나타났다. So 등(2014)은 카페인 함량은 추출 직후에 추출 온도가 높을수록 더 높은 함량을 보였으며 전반적으로 그 함량이 급격하게 증가하는 것으로 나타났다고 보고하였다. Koh(2020)의 연구에서 카페인의 농도는 에스프레소가 가장 높았고 브리카, 모카포트, 무카, 드립, 에어로프레스의 순이었으며, 이 결과는 카페인이 열에 강하며 수용성인 것을 고려할 때, 추출 온도, 시간, 압력 등이 카페인의 추출과 관련이 있는 것으로 보고되었다. Shin 등(2021)은 커피에 한라봉 추출액을 9% 첨가한 커피 분말에서 카페인 함량이 25 mg/g까지 감소하였으며, 커피에 한라봉 추출액의 첨가량이 증가할수록 카페인 함량은 약 60 mg/g의 감소량을 보였다. Kim(2023)의 연구에서는 에스프레소 머신을 이용해 추출한 사과 분말 첨가 커피가 가장 높은 카페인 함량을 나타낸 반면, 핸드드립을 이용해 추출한 사과 분말 첨가 커피가 낮은 함량을 나타내어 카페인 함량은 건조 사과 분말 첨가로 인해 증가하는 것으로 보고하였다.

커피의 클로로겐산이 항산화, 항염증 효과를 포함하여 트리고넬린의 비만에 의한 당뇨병의 포도당 내성 개선 등 신체에 유익한 효능을 나타낼 수 있다는 연구 결과가 보고되었다(Kim과 Lee, 2020). Park(2012)의 연구에서 클로로겐산 함량이 흑두원두 0.83 mg%, 벌레 먹은 콩 원두 1.53 mg%, 건전원두가 3.08 mg%이고, 볶음 과정으로 인해 흑두원두가 클로로겐산 감소율 8.68 mg%로 가장 많은 감소율을 보여 원두 종류에 따라 함량과 감소율이 다름을 알 수 있다. Kim 등(2022)은 ‘Catuai’, ‘Caturra’, ‘Geisha’ 원두의 클로로겐산 함량이 green bean 로스팅 이후 약 91~96%가량 감소하는 것으로 보고하였다. Gu(2020)의 연구에서 클로로겐산 함량은 에스프레소 커피와 드립 커피 모두 로스팅 강도가 강해짐에 따라 유의적으로 감소하였다. 이외의 논문에서도 클로로겐산은 아라비카와 로부스타 모두 생두 조건에서 가장 높은 함량을 나타내었으며 로스팅 단계가 높아질수록 함량이 유의적으로 감소하는 것으로 나타났다(Kang, 2015; Kim, 2020a; Song, 2017; Suh 등, 2015). Kim(2016)의 연구에서 클로로겐산 함량이 단시간에 로스팅한 시료에서 가장 많이 나타났으며, 장시간에 로스팅한 시료에서 가장 적은 함량을 보임으로써 로스팅 시간이 길어질수록 함량이 감소하는 것으로 나타났다. Koh(2020)는 클로로겐산의 농도는 에스프레소가 가장 높았고 브리카, 모카포트, 무카, 드립의 순이었으며, 에어로프레스가 0.21 mg/mL로 가장 낮았다. 추출온도 범위와 추출 환경에서는 비교적 안정한 것으로 보이며, 추출온도가 가장 높았던 브리카(추출 시 최고 온도 132.6°C)에서 가장 많은 양이 추출되었음이 보고되었다(Go 등, 2020; Kim, 2021). Bae(2016)의 연구에서 로스팅은 강볶음으로 갈수록 클로로겐산 함량이 적었고, 추출 용수비가 높을수록 클로로겐산 함량이 높게 나타났다. 추가로 클로로겐산은 볶음이 강하게 진행될수록 현저하게 열분해를 일으키면서 줄어들기 때문에 관능 특성이 부정적으로 나타나, 커피에서 부정적 향미 성분의 지표 성분이 될 수 있다고 보고하였다. Park(2023)은 클로로겐산을 더 많이 얻기 위해서는 커머셜 등급의 커피보다 스페셜티 등급의 커피가 적합하였고, 스페셜티 등급에 적합한 미디엄 로스팅을 할 때 더 많은 클로로겐산을 얻을 수 있는 것으로 보고하였다. Kim과 Ahn(2023)은 건조 사과분말을 첨가한 커피의 클로로겐산 함량이 에스프레소> 모카포트> 워터드립> 사이폰> 프렌치 프레스> 핸드드립의 순으로 많았다고 보고하였다.

Kim 등(2019b)은 총 폴리페놀 함량이 에스프레소 커피에서는 moderately dark 단계에서, 드립 커피에서는 light medium 단계에서 가장 높았으며, very dark 단계에서는 모두 가장 낮다고 보고하였다. 총 플라보노이드 함량은 에스프레소 커피와 드립 커피 모두 light medium 단계에서 가장 높았으며, 로스팅이 강해질수록 감소하는 것으로 나타났다(Kim 등, 2019b; Kim 등, 2020). Hwang과 Moon(2022)의 연구에서 로스팅 초기인 5~10분에서는 생두에 비해 총 폴리페놀 화합물의 함량이 증가하였으나, 로스팅이 20분 이상 계속됨에 따라 총 폴리페놀 함량이 감소하는 것으로 나타났다. 이외에도 medium roasting 시료에서 비슷한 현상이 보고되었다(Jo, 2014). Park(2019b)의 연구에서 총 페놀성 화합물 함량은 커피로 추출한 콜드브루 커피에서 로스팅 중량 증가와 더불어 유의적으로 감소하였다. 이러한 경향은 습식법 커피에서도 동일하게 나타났다. Pyo(2022)는 microwave 배전의 경우 light roasting에서 가장 높은 항산화력이 측정되었는데, 이는 로스팅 완료 시 원두 온도가 비교적 높지 않아 폴리페놀과 플라보노이드의 파괴가 적어 상대적으로 더 높은 항산화력을 띠는 것으로 보고하였다. Yoon(2014)의 연구에서 추출 시간이 길어질수록 총 플라보노이드의 함량과 총 폴리페놀 함량이 증가했는데, 이는 추출 시간이 길어지면 원두의 고형성분이 많이 추출되어 함량도 증가했다고 보고하였다. 따라서 총 폴리페놀 함량은 추출 시간이 긴 콜드브루가 가장 높고 아메리카노가 가장 낮으며, 총 플라보노이드 함량도 마찬가지로 콜드브루가 가장 높고 사이폰이 가장 낮은 것으로 나타났다. 이렇듯 추출 방법에 따라 함량 차이가 존재하는데, 고온 가압에서 추출된 에스프레소가 상온 고압에서 추출된 에스프레소보다 총 폴리페놀 함량뿐만 아니라 일반 성분들도 높은 경향으로 나타났다(Kim과 Yoo, 2019). Shin 등(2021)의 연구에서 커피에 한라봉 추출액의 첨가량이 증가할수록 총 폴리페놀 함량은 증가하였으나 총 플라보노이드 함량은 감소하였다. Kim(2020b)은 총 폴리페놀 및 플라보노이드 함량은 2시간 침지했을 때 그 값이 가장 컸으며, 침지 시간이 증가할수록 그 함량이 감소하는 것으로 보고하였다. 이는 구기자 추출액 침지 커피에서도 동일하게 나타났다(Song, 2020). Lim 등(2018)은 20°C 발아 커피가 미발아 커피에 비해 총 폴리페놀과 플라보노이드 함량이 높았고, DPPH와 ABTS 소거 활성 또한 높게 나타났다고 보고하였다. Hwang과 Moon(2022)의 연구에서 DPPH 라디칼 소거 활성은 로스팅 초기에는 증가하다가 로스팅 시간이 20분 이상 길어짐에 따라 감소하는 것으로 나타났고, ABTS 라디칼 소거 활성은 로스팅이 20분 이상 계속되더라도 10분 동안 로스팅한 시료에 비해 약간 감소하였으나, DPPH 라디칼 소거 활성처럼 급속히 감소하는 경향은 나타나지 않았고 70.14~70.53%의 ABTS 라디칼 소거 활성을 나타냈다. Kim 등(2019b)은 DPPH 소거 활성이 에스프레소 커피에서는 moderately dark 단계에서 가장 높았고 very dark 단계에서 가장 낮았다. 드립 커피에서는 DPPH 라디칼 소거 활성이 light medium에서 가장 높았고, 에스프레소 커피와 마찬가지로 very dark 단계에서 가장 낮았다고 보고했다. Suh 등(2015)의 연구에서 생두에 비해 배전 후 원두의 ABTS와 DPPH 라디칼 소거 활성이 높았으며, 배전 정도가 높아짐에 따라 케냐의 ABTS 값을 제외하고는 소거 활성이 감소하였다. Shin 등(2021)은 ABTS 라디칼 소거 활성과 DPPH 라디칼 소거 활성은 커피에 한라봉 추출액을 9% 첨가한 커피 분말에서 높았다고 보고했다. Kim(2020b)의 연구에서 ABTS 라디칼 소거 활성은 4시간 침지했을 때 가장 높은 활성을 보였다. DPPH 라디칼 소거 활성은 2, 4시간 침지했을 때 가장 높은 활성을 보였고, 6시간 침지했을 때 활성이 크게 낮아지는 것으로 나타났다. DPPH 라디칼 소거 활성은 구기자 추출액 침지 커피에도 동일하게 나타나며, ABTS 소거 활성은 침지 시간이 길어질수록 증가하는 것으로 나타났다(Song, 2020).

트리고넬린은 알카로이드로서 카페인에 비해 약 1/4의 약한 쓴맛을 지니고 있으며, 열에 대단히 불안정하여 로스팅 공정 중 급격하게 분해되어 휘발성 성분들을 생성한다고 알려져 있다(Lee 등, 2013). Kim과 Park(2006)의 연구에서 배전 정도에 따른 트리고넬린 함량을 분석한 결과 배전 정도가 강해질수록 로부스타의 경우 커피원두를 기준으로 약 65% 정도, 그리고 아라비카는 50% 정도 감소하는 것으로 보고하였다. 트리고넬린 함량은 대부분의 시료에서 로스팅 시간이 늘어날수록 감소하는 경향으로 나타났다(Park, 2019b). Kang 등(2022)은 트리고넬린 함량은 미네랄이 낮은 물에서 전반적으로 더 많이 추출되는 것으로 나타났으며, 물의 종류별로 내린 커피 모두 물의 온도가 높을수록 많이 추출되는 것으로 보고되었다. 이외에도 클로로겐산, 폴리페놀, 카페인도 트리고넬린과 함께 많이 추출되는 것으로 나타났다. Kim과 Ahn(2023)의 연구에서 건조 사과 분말을 첨가한 커피의 트리고넬린 함량은 에스프레소 추출 방식이 가장 많으며, 그다음 모카포트> 워터드립> 프렌치 프레스> 사이폰> 핸드드립의 순으로 높은 함량을 보였다.

기능적 품질 특성과 관련된 기타 10편의 논문은 연구 과정에 따른 결과 분석이 본 논문의 연구 동향과 달라 결과만 따로 나타내어 정리하였다. Kim 등(2013)은 DPPH와 ABTS 라디칼 소거 활성 및 환원력 등의 방법으로 평가한 5개 브랜드의 레귤러 커피의 항산화 활성은 생리활성 성분의 농도에 따라 매우 다르게 나타난다고 보고했다. Park(2016)은 대응 표본 t-test 결과 피험자를 압박하여 인위적으로 긴장하게 하거나 스트레스를 주어 교감신경을 활성화할 수 있도록 하였을 시, 당도 0.14 M과 0.21 M의 커피를 각각 마셨을 때 스트레스 경감효과가 감소하는 것으로 보고했다. Yu(2016)의 연구에서 초미세 분쇄한 시료가 일반 분쇄 시료보다 조단백, 조지방, 당도, 항산화 성분인 SOD 유사 활성, 총 플라보노이드 함량이 높았다. 그리고 에탄올을 용매로 한 원두의 총 페놀산 실험에서 시간이 경과할수록 총 페놀 함량이 증가하는 것으로 나타났으며, 다수의 선행 연구 결과와 다르게 카페인 함량은 초미세 분쇄한 시료에서 현저히 감소하는 것으로 보고하였다. Woo(2017)는 버섯을 첨가하여 발효하였으며 로스팅 후 고체 상태로 발효시킨 커피 추출물의 DPPH 라디칼 소거능을 측정한 결과, 커피 종류에 상관없이 상황버섯, 홍국, 영지 순으로 감소하였다. 카페인의 경우 상황버섯, 영지버섯 그리고 홍국균 균사체를 이용한 고체발효 원두커피 열수 추출물에서 비발효 원두커피 열수 추출물과 비교하여 커피 모두에서 카페인 함량이 큰 폭으로 감소한다고 보고했다. Ko 등(2017)의 연구에서 미세분쇄 원두커피가 혼합된 인스턴트커피에 프로바이오틱스 균주로 Bacillus coagulans를 첨가하여 인스턴트커피(Pro-Bio coffee)를 제조하였고, 이를 국내에서 시판 중인 미세분쇄 원두커피가 혼합된 인스턴트커피 3개 사 제품과 품질 특성을 비교한 관능적 특성의 경우 커피향 및 기호도가 떨어졌으나, 다른 인스턴트커피와 비교했을 때 인스턴트 원두커피와 동등 이상의 결과를 나타냈다. Kim(2018b)은 백색증류커피 섭취가 뇌파에 미치는 영향을 사건관련전위(Event Related Potentials) 실험을 통해 연구한 결과, 일반적인 각성 효과가 아닌 이완 효과를 발견하였는데 뇌의 후두부에서 큰 변화가 포착되었다. Go 등(2018)의 연구에서 커피 발효에는 에티오피아 예가체프(Ethiopia yirgacheffe)와 과테말라 안티구아(Guatemala antigua) 2종의 원두가 사용되었으며, lipopolysaccharide에 의해 자극된 RAW264.7 세포에서 유산균 발효 커피 추출물은 nitric oxide 생성 및 inducible nitric oxide synthase, cyclooxygenase-2, tumor necrosis factor α, interleukin 1β, interleukin 6, interferon γ 등의 면역 관련 유전자의 발현을 유의하게 억제하였으며, 다른 커피 추출물에 비해 상대적으로 높은 항산화 활성을 나타내었다. Ju(2019)의 연구에서 여과 커피의 섭취는 지질 흡수의 주요 신체 기관인 소장에서의 지질흡수를 저해시켜 체내로의 진입을 억제함으로써 식이성 지질의 흡수 억제 근거를 제공하였다. 또한 여과 커피가 간조직과 지방조직의 지질에 긍정적인 변화를 미치는 것으로 확인되어 지질성분 축적 억제 효과가 있는 것으로 나타났다. Park(2019a)은 클로로겐산이 관류된 쥐의 부신 수질에서 아세틸콜린 수용체와 안지오텐신 수용체 모두의 자극에 의해 유발되는 카테콜아민 분비를 억제하는 것을 보고했으며, 클로로겐산이 고혈압 및 협심증과 같은 심혈관 질환을 예방 또는 완화하는 데 유용할 수 있고 심혈관 질환을 치료 또는 예방하는 효능이 있음을 나타냈다. Jeong(2021)은 커피 생두 추출물이 탈색으로 손상된 모발 보호에 유효성이 있는 것으로 보고하였다.

본 연구는 원두의 가공과정에 따른 커피 품질 특성과 관련된 142편의 연구 내역을 가공과정과 관능적 품질 특성, 기능적 품질 특성으로 분류하고 분석하였다. 가공과정은 로스팅, 추출, 첨가 및 침지로 나누어 분석하였으며 로스팅 관련 논문 총 61편으로 특정한 온도로 유지된 것인지, 다른 온도로 변화했는지, 스페셜티 커피 협회의 SCA 분류법을 준수하였는지에 따라 3가지로 정리하였다. 첨가 및 침지 관련 논문은 총 16편이며 첨가 관련이 11편으로 가장 많고 침지 커피가 4편, 그 외 1편이었다. 기타 논문은 연구 과정에 따른 결과 분석이 본 논문의 연구 동향과 달라 관능적 및 기능적 품질 특성에서 따로 정리하였다. 원두의 가공과정에 따른 관능적 품질 특성 관련 논문은 총 82편으로 묘사 분석, pH, 색도, 산도, 당도 5개로 분류하였으며 향기 성분 관련 논문은 별도로 정리하였다. 기능적 품질 특성 관련 논문 총 83편으로 클로로겐산, DPPH 라디칼 소거 활성, 카페인, 총 폴리페놀, 총 플라보노이드, ABTS 라디칼 소거 활성, 트리고넬린 7개로 분류하였다. 로스팅은 SCA 분류법을 많이 사용하여 연구를 진행하였다. 관능적 품질 특성에서 pH가 높아지면 신맛이 증가하는 연관성이 있으며 로스팅 강도가 강할수록 pH가 증가하는 경향이 나타났다. 색도는 로스팅 강도가 강할수록 L^*값(명도), a^*값(적색도), b^*값(황색도)은 감소하고 갈색도는 증가하는 것으로 나타났다. 산도는 로스팅 초기에 pH와 같이 감소하다가 로스팅 9분 이후부터 pH는 증가하지만 총 산도는 계속 감소하는 것으로 나타났다. 당도는 로스팅 강도가 강해질수록 증가하는 것으로 나타났으나 시간이 경과함에 따라 점차 감소하는 것으로 나타났다. 향기 성분은 로스팅 정도가 강해짐에 따라 몇 가지 성분을 제외한 대부분의 향기 성분이 증가하는 경향을 보였다. 기능적 품질 특성에서 카페인은 대부분 유의적인 차이가 없으나 논문별로 차이가 있으며 추출온도, 시간, 압력 등이 카페인의 추출과 관련이 있는 것으로 보고되었다. 클로로겐산과 총 폴리페놀 및 플라보노이드는 로스팅 단계가 높아질수록 함량이 감소하는 것으로 나타났다. DPPH 라디칼 소거 활성은 로스팅 단계가 높아짐에 따라 급속히 감소하나 ABTS 라디칼 소거 활성은 약간 감소한다. 트리고넬린 함량은 대부분의 시료에서 로스팅 시간이 늘어날수록 유의적으로 감소하는 경향으로 나타났다. 추출 방법으로는 에스프레소 방법이 클로로겐산, 트리고넬린 등 함량이 가장 높게 나타났다. 첨가 및 침지 방법이 효과적인 것으로 나타났다. 또한 최근 현대인의 건강 트렌드가 중시되면서 커피 섭취가 미치는 항산화 활성이나 스트레스 경감 또는 커피 성분이 주는 모발 보호 효과 등 다양한 분야에서 연구가 이루어지고 있다. 연도별로 비교해 본 결과, 원두의 가공과정에 따른 기능적 품질 특성 관련 논문이 2016~2023년에 2배가량 증가하여 건강과 관련한 연구가 많이 증가했음을 알 수 있다. 이와 관련하여 이후에도 원두의 가공과정에 따라 달라지는 커피의 관능적 및 기능적 품질 특성 연구가 지속해서 시도된다면 효과적인 성분을 채취하여 상품을 개발할 수 있고, 나아가는 커피의 트렌드를 개척하고 커피 산업의 발전에 기여할 수 있을 것이다.

2022년도 제주대학교 학술진흥연구비 지원사업에 의해 수행되었으며 이에 감사드립니다.