Ex) Article Title, Author, Keywords
Online ISSN 2288-5978
Ex) Article Title, Author, Keywords
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2024; 53(7): 726-733
Published online July 31, 2024 https://doi.org/10.3746/jkfn.2024.53.7.726
Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.
Shin Young Kang1 , Eung Zoo Yon1
, Kwang Hyun Nam1
, and Won Hee Kang1
,2,3
1Department of Plant Materials Industry and Science, 2Department of Horticulture, and
3Convergence Program of Coffee Science, Kangwon National University
Correspondence to:Won Hee Kang, Kangwon National University, 1 Kangwondaehakgil, Chuncheon-si, Gangwon 24341, Korea, E-mail: whkang@kangwon.ac.kr
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
This study examined the characteristics of green coffee beans and extracted coffee solutions based on processing methods to understand their quality impact factors. Nine samples of the Kenyan coffee variety ‘Ruiru 11’ were analyzed. The study measured defects, moisture content, density, and color of green beans, as well as the pH, Brix (%), and total dissolved solids (TDS) of extracted coffee after roasting. Different processing methods showed varying characteristics, with the honey processing method having the highest defects but the natural processing method receiving the most deductions when scored. The washed processing method exhibited the highest moisture content, likely influenced by fermentation in water. The natural processing method had the lowest density, which was consistent with previous studies. The color, redness (a*) and yellowness (b*) values were highest for the natural processing method because the cherry was dried with its pulp intact, affecting the sugar content. Brix (%) was highest for honey processing, while TDS was highest for natural processing due to sugars from cherry mucilage transferring to the beans during drying. The pH results did not meet expectations, possibly influenced by uncontrollable roasting intensity or unselected pH-affecting defects in samples. The study highlights the physicochemical differences in ‘Ruiru 11’ coffee based on processing methods, providing foundational data for coffee processing understanding and Kenyan coffee product development. Nevertheless, additional research in connection with sensory evaluation is necessary.
Keywords: coffee, processing methods, green bean, ‘Ruiru 11’, physicochemical analysis
커피는 세계적으로 많이 유통되는 농산물 중 하나(Kim과 Jeong, 2019)로 선물거래가 이루어지는 상품(commodity)이다. 경제적복잡성관측소(Observatory of Economic Complexity)의 통계자료(OEC, 2024)에 의하면 2021년 커피의 총거래액은 363억 달러에서 2022년 커피의 총거래액은 454억 달러로 24.9% 증가하였다.
국제커피기구(International Coffee Organization; ICO)에 따르면 전 세계의 커피 생두 생산량은 60 kg 자루(bag)를 기준으로 2022~2023년 약 168.2백만 자루, 2021~2022년 약 168.0백만 자루와 비교해 0.1% 증가했으며 최근 5년간 생산량은 안정적이다. 지역별로는 2022~2023년을 기준으로 남아메리카는 약 48.3%, 아시아와 오세아니아는 29.6%, 중앙아메리카는 11.4%, 아프리카는 10.6%의 생산량을 차지했다. 케냐의 경우 2022/23년 약 0.73백만 자루를 생산했으며 아프리카에서 3번째로 많은 아라비카 커피를 생산하였다(ICO, 2023).
전 세계 커피 생두의 소비량은 60 kg 자루를 기준으로 2022~2023년 약 173.1백만 자루로, 2021~2022년의 소비량 176.6백만 자루에 비해 약 2.0% 하락했다(ICO, 2023). 우리나라의 커피 생두 소비량은 2017~2018년 약 2,371,000자루에서, 2020~2021년 약 2,513,000자루로 약 2.0%의 연평균성장률을 기록하였다(ICO, 2021). 또한, 케냐 Agriculture and Food Authority(AFA, 2023)의 ‘Coffee year book 2021/22’에 따르면 대한민국은 물량과 금액에서 케냐 커피의 4번째 큰 수입국으로 무게는 약 4,348백만 톤, 금액은 약 31.49백만 달러에 달한다. 이렇게 우리나라 커피 시장의 성장과 1인당 커피 소비량의 증가에 따라 소비자의 수요가 다양화 및 세분되면서 고품질 커피인 스페셜티(Specialty) 커피로 관심이 확대되는 추세이다(Park 등, 2019).
커피의 품질과 향을 결정짓는 주요 요인으로는 품종, 기후, 토양, 지형, 재배 형태, 가공 방법, 보관 등이 있으며 이러한 요인들의 상호작용으로 생두의 최종품질이 결정된다(Sanz-Uribe 등, 2017; Wintgens, 2004). 품질에 미치는 다양한 요인 중에서 가공은 바람직하지 않은 발효와 커피체리의 부패를 방지하기 위해 수확 직후에 시작된다(Barrios-Rodríguez 등, 2021). 커피 음료가 되기 위해서는 국제 시장에서 상업화되는 제품인 ‘파치먼트(parchment) 커피’를 얻기 위해 다양한 수확 후 가공 방법을 적용할 수 있다(Cortés-Macías 등, 2022). 수세식인 워시드(washed), 자연 건조식인 내추럴(natural), 반수세식 또는 반건조식인 펄프드 내추럴(pulped natural) 또는 허니(honey)라고 불리는 세 가지 방법이 가장 대표적이며(Banti와 Abraham, 2021; Haile와 Kang, 2019), 케냐에서는 일반적으로 수세식 가공 방법으로 생두를 생산한다(Beyene 등, 2012). 커피의 가공은 커피체리의 과육과 점액질을 제거하는 것을 목표로 하며, 높은 품질의 최종 제품을 얻기 위한 핵심 단계이다(Cortés-Macías 등, 2022).
케냐에서는 아라비카 커피인 ‘SL28’, ‘SL34’, ‘Batian’, ‘Ruiru 11’ 등을 주로 재배하고 있다(Cecilia 등, 2012). 인기 있는 품종은 주로 ‘SL28’과 ‘SL34’이며, ‘SL28’은 약 90년 전 케냐 농부들에게 처음 소개되었다. SL 계열의 품종이 품질은 우수하지만, 다양한 해충과 질병에 매우 취약하여 농부들이 재배하기가 어렵다(Gakuo, 2022). 이런 이유로 케냐 커피 연구재단(Coffee Research Foundation)의 Ruiru Station에서 1985년 육종을 통해 coffee berry disease와 coffee leaf rust 같은 주요 질병에 저항성이 강하며 높은 생산성과 좋은 품질을 가진 ‘Ruiru 11’을 대중에게 전파하였다(Omondi 등, 2000).
국내에서 커피와 관련된 선행연구는 커피의 향미와 관련된 연구(Jeong, 2023; Park, 2019), 로스팅과 관련된 연구(Chung, 2021; Kim, 2020; Park, 2019)와 추출과 관련된 연구(Kim, 2014; Kwon, 2020; Park, 2020; So, 2014)가 주를 이뤘다. 가공 방법에 관한 연구로는 콜롬비아 커피(Kang, 2011; Ko 등, 2017), 에티오피아 커피(Park, 2019; Song, 2016), 브라질 커피(Choi, 2009) 등에서 비교적 활발한 연구들이 있었다.
또한 Park 등(2024)의 연구에서는 ‘커피 원두 가공에 기반한 커피 품질 특성에 관한 연구 동향’을 주제로 하여 2007년부터 2023년 6월까지의 국내에 발표된 논문을 대상으로 연구 동향을 분석하였다. 그중 논문 연구에 활용된 아라비카종 원두는 159건으로 그 원산지는 콜롬비아가 44건으로 가장 많았고 브라질 41건, 에티오피아 33건이었으며 이어서 케냐는 12건으로 약 7.5%에 불과했다. 이렇게 주로 콜롬비아, 브라질, 에티오피아의 커피 관련 연구가 활발히 이루어졌지만, 케냐 커피에 관한 연구와 가공 방법에 따른 국내 연구는 콜롬비아, 브라질, 에티오피아 세 국가와 비교하면 사실상 미비한 실정이다.
이에 본 연구는 케냐의 같은 지역 세 농가에서 생산한 ‘Ruiru 11’ 품종의 커피체리를 각각 대표적인 가공 방법인 내추럴, 워시드, 허니(펄프드 내추럴) 세 가지 방법으로 가공하여 9가지 생두 샘플을 마련했으며 이화학적 특성을 조사하였다. 본 연구를 통해 ‘Ruiru 11’ 품종의 가공 방법에 따른 이화학적 특성의 차이를 바탕으로 국내외의 생두 유통업체, 로스터리, 카페 등에 케냐 커피 및 ‘Ruiru 11’의 제품 개발을 위해 활용할 수 있는 기초자료를 제시하고자 한다.
아프리카 케냐 Nyeri County, Karatina 지역 해발고도 약 1,820 m에 있는 세 농장의 ‘Ruiru 11’ 10년생 커피나무에서 손으로 골라 수확하였다. 내추럴 가공 방법은 아프리칸 베드(African bed)라 불리는 건조대에서 30일간 위아래를 뒤집으며 건조하였다. 워시드 가공 방법은 커피체리의 과육과 외피를 제거하고 깨끗한 물로 한번 세척하였다. 점액질(mucilage)이 묻어 있는 파치먼트(parchment) 상태로 10 L 플라스틱 통에 넣고 그늘에 보관하여 2일 동안 발효하여 점액질을 제거하였다. 이후 깨끗한 물로 세척하고 아프리칸 베드에서 5일 동안 건조하였다. 허니 가공 방법도 과육과 외피를 분리하였고, 별도의 세척 없이 과육, 외피와 함께 아프리칸 베드에서 21일간 건조하였다. 파치먼트 상태인 생두의 습도가 약 12%일 때 건조를 마쳤으며 생두와 파치먼트를 분리한 뒤 제거해 샘플당 약 2 kg의 생두를 마련하였다. 이에 대한 가공 방법의 흐름은 Fig. 1과 같다. 총 9가지 생두 샘플을 마련하였고 모든 샘플은 상온에서 보관하였다.
각각의 생두 샘플의 결점두 함량과 항목별 개수, 그에 따른 점수를 산출하기 위해 각 샘플에서 무작위로 선정한 350 g의 생두를 스페셜티커피협회(Specialty Coffee Association, SCA)의 아라비카 생두 결점 분류법(SCAA, 2004)인 Green Arabica Coffee Classification System(GACCS) 기준에 맞는 결점두를 손으로 골라내었다. 9가지의 각 샘플을 결점 분류에 따른 개수, 이에 따라 환산한 full defect(완전한 결점두)로 환산한 결과와 결점두의 총무게를 측정했으며 가공 방법에 따라 그 평균값을 구하였다. SCA의 GACCS 기준에 따른 full defect의 환산표는 Table 1과 같다. 예를 들어 full black은 1개가 발견되면 1점으로 환산되며 partial black은 3개 발견되면 1점으로 환산할 수 있다. 만약 partial black이 8개 발견된다면 6개가 2점으로 환산되며 나머지 2개는 점수로 환산할 수 없어, 버림 하여 점수로 환산하였다.
Table 1 . Defect equivalents of Green Arabica Coffee Classification System
Category 1 (primary) | Full defect equivalents | Category 2 (secondary) | Full defect equivalents |
---|---|---|---|
Full black | 1 | Partial black | 3 |
Full sour | 1 | Partial sour | 3 |
Dried cherry/pod | 1 | Parchment | 5 |
Fungus damaged | 1 | Floater | 5 |
Foreign matter | 1 | Immature/unripe | 5 |
Severe insect damage | 5 | Withered | 5 |
Shell | 5 | ||
Broken/chipped/cut | 5 | ||
Hull/husk | 5 | ||
Slight insect damage | 10 |
Source: SCAA, 2004.
각각의 생두 샘플의 수분함량과 밀도를 알아보기 위해 커피 수분 밀도계(BeanPro, Sinar)를 이용하여 동시에 측정하였다. 상온에 보관되어 있던 생두를 실험에 사용했으며 생두 온도는 23°C일 때 측정하였다. 구성품인 약 270 mL의 비커에 담고 레벨링 블레이드(leveling blade)로 윗면을 수평으로 만들어 각각의 샘플을 3회 반복 측정하였고 그 평균값을 구하였다.
각각의 생두 샘플의 색도를 알아보기 위해 색차계(colorimeter; CR-20, Konica Minolta)를 이용하여 명도(lightness, L*), 적색도(redness, a*), 황색도(yellowness, b*) 값을 측정하였다. 200 mL 컵에 가득 담아 색차계를 최대한 밀착시켜 측정하였고 각각의 샘플을 3회 반복 측정하여 그 평균값을 구하였다.
추출한 커피의 이화학적 특성을 파악하기 위해 SCAA(2009)의 cupping protocol의 기준에 맞게 커피의 관능검사인 커핑(cupping)과 같은 방식으로 시료를 마련하였다.
전기 인덕션 방식 커피 로스터(Bullet R1 V2, Aillio Technology)를 이용하여 로스팅하였으며 200 g의 생두를 160°C에 투입하여 8분간 로스팅하였고 192°C에 원두를 배출하였다. 로스팅 정도는 원두를 분쇄하지 않고 원두 색도계(CM-100 plus, Lighttells)를 사용하여 아그트론(Agtron) 수치 58±1을 기준으로 로스팅하였다.
로스팅 이후 3일 지난 원두를 사용했으며 그라인더(600 N, Feima)를 사용하여 기기의 3단계로 분쇄하여 미국 표준체(U.S. Standard sieve)를 기준으로 20 mesh에 70~75%가 통과하는 크기로 준비하였다.
커피와 물의 비율은 원두 11 g과 물 200 mL로 하였다. 원두를 93±1°C의 물에 직접 침출시켜 4분 뒤 윗부분의 거품층인 크러스트(crust)를 걷으며 3회 퍼트리고 추가로 4분 뒤 스키밍(skimming) 과정을 통해 표면에 남은 잔거품과 부유물을 제거하였다. 이후 4분 뒤 시험관에 10 mL씩 분주하였다. 모든 시료는 18시간 경과 후 커피 용액의 온도가 실온일 때 측정하였다. 9개의 원두 샘플별로 3번 반복하여 총 27개의 시료를 측정에 사용하였다.
추출한 커피의 이화학적 특성을 파악하기 위해 pH meter(Seven Easy pH, Mettler-Toledo)를 사용하여 pH를 측정하였다. 또한 당도(Brix %)를 측정하기 위해 당도계(PAL-1, ATAGO)를 사용했으며 총 가용성 고형물(TDS, %)을 측정하기 위해 굴절계(Lab Coffee Ⅱ, VST Inc.)를 사용하였다. 각 샘플은 3번 반복 측정했으며 총 9번의 측정 결과를 이용하여 평균값을 구하였다.
실험의 결과는 통계 프로그램(SPSS version 26, IBM Corp.)을 이용해 분산분석(ANOVA)을 실시하였으며,
가공 방법에 따라 분류한 모든 생두 샘플 350 g에서 결점두를 선별한 결과는 Table 2와 같다. Category 1(primary)에서 1점 이상 발견된 생두의 경우 커핑 테스트에서 아무리 높은 점수를 받았다고 하더라도 Specialty 등급은 받을 수 없다. 또한 Category 1(primary)에서 1점 미만이면서 Category 2(secondary)에서 full defect가 5점 미만이어야 Specialty 등급을 받을 수 있다. 하지만 본 실험에서의 생두 샘플은 GACCS 기준에 따라 결점두의 항목별로 환산된 full defect가 내추럴 61.00±17.69점, 허니 54.00±11.53점, 워시드 26.00±8.89점 순으로 나타났다. 따라서 모든 생두 샘플은 SCA의 GACCS 기준에 따라 Specialty grade로 분류할 수 없었다.
Table 2 . Distribution of defective beans in green coffee samples categorized according to SCA’s Green Arabica Coffee Classification System
Processing method | F | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
Washed | Natural | Honey | ||||
Category 1 (Count) | Full black | 0a | 17.67±11.37b1)2) | 1.00±1.00a | 6.801 | 0.029 |
Full sour | 0a | 0a | 0a | |||
Dried cherry/pod | 0a | 0.33±0.58a | 0a | 1.000 | 0.422 | |
Fungus damaged | 0a | 0.33±0.58a | 0a | 1.000 | 0.422 | |
Foreign matter | 0a | 0.67±1.16a | 0a | 1.000 | 0.422 | |
Severe insect damage | 0a | 0a | 0a | |||
Total category 1 defect (Equivalents) | 0a | 19.00±12.49b | 1.00±1.00a | 6.554 | 0.031 | |
Category 2 (Count) | Partial black | 17.33±8.08a | 30.33±20.03a | 16.33±7.51a | 1.050 | 0.407 |
Partial sour | 0a | 0a | 0a | |||
Parchment | 1.33±2.31a | 1.67±2.08a | 0.33±0.58a | 0.433 | 0.667 | |
Floater | 0.67±0.58a | 15.67±5.69a | 17.00±23.52a | 1.264 | 0.348 | |
Immature/unripe | 2.33±2.31a | 4.67±3.79a | 12.00±2.65b | 8.588 | 0.017 | |
Withered | 0a | 4.00±4.36a | 1.00±0.00a | 2.053 | 0.209 | |
Shell | 16.33±7.02a | 25.33±5.51a | 89.33±40.50b | 8.290 | 0.019 | |
Broken/chipped/cut | 88.67±25.11a | 83.67±15.54a | 122.33±52.37a | 1.101 | 0.391 | |
Hull/husk | 0a | 40.67±35.11a | 6.33±5.03a | 3.426 | 0.102 | |
Slight insect damage | 0.67±1.16a | 1.33±0.58a | 1.67±0.58a | 1.167 | 0.373 | |
Total category 2 defect (Equivalents) | 26.00±8.89a | 42.00±5.57ab | 53.00±11.00b | 7.182 | 0.026 | |
Total defect (Count) | 127.33±40.77a | 226.33±42.34b | 267.33±57.52b | 6.894 | 0.028 | |
Total defect (Equivalents) | 26.00±8.89a | 61.00±17.69b | 54.00±11.53b | 5.88 | 0.039 | |
Weight (g) | 12.43±3.20a | 21.60±2.90b | 29.13±2.83c | 23.582 | 0.001 | |
% | 3.55±0.92a | 6.17±0.83b | 8.32±0.81c | 23.489 | 0.001 |
1)Mean±SD.
2)Means with different letters (a-c) in a row are significantly different at
결점두의 평균 개수는 허니 가공 방법이 267.33±57.52개, 평균 무게 29.13±2.83 g으로 가장 많은 결점두를 가지고 있었다. 이어서 내추럴 가공 방법의 결점두 평균 개수는 226.33±42.34개로 평균 무게 21.60±2.90 g, 워시드 가공 방법의 결점두 평균 개수는 127.33±40.77개로 평균 무게12.43±3.20 g을 기록하였다. 이런 결과는 워시드 가공 방법이 물을 이용한 세척 과정과 발효과정을 거치며 물의 비중으로 인해 수면에 뜨는 결점두가 자연스럽게 제거되면서 가장 적은 결점두가 발견되었다고 생각한다. 가공 방법에 따라 full black, immature/unripe, shell 세 가지 결점두 항목만 유의미한 차이를 보였으며 나머지 결점두 항목은 유의미한 차이를 보이지 않았다.
ISO(2004)는 결점두의 정의, 원인, 로스팅과 추출에 미치는 영향, 원천적인 제거 가능성 등을 자세하게 분석하여 보고했는데, black 결점두는 곰팡이 또는 효모에 의한 과발효된 성숙한 콩/체리 및 후속 건조가 원인이라고 하였다. 내추럴 가공 방법의 건조과정에서 과육과 함께 말리는 과정에서 과도한 습기로 인해 full black 결점두가 다수 발견된 것으로 사료된다. Full black의 경우 워시드 가공 방법에서는 발견되지 않았지만 내추럴 가공 방법에서는 17.67±11.37개 발견되었으며, 허니 가공 방법에서는 1.00±1.00개가 발견되었다. Partial black의 경우에는 모든 가공 방법에서 발견되었으며, full black과 마찬가지로 내추럴 가공 방법에서 가장 많이 발견되었다.
Immature/unripe 결점두의 경우 커피체리가 미성숙한 상태에서 수확되었을 때 발생한다(SCAA, 2004). 커피체리를 수확하는 과정에서 케냐 현지의 재배 관습에 따라 수확했는데 이때 미성숙한 상태의 커피체리가 모든 가공 방법에 포함된 것으로 사료된다. 워시드, 내추럴 가공 방법에 비해 허니 가공 방법에서 많이 발견되었는데 이는 가공 방법에 따라 유의미한 차이가 나타났다. 이는 어떤 과정 중에서 차이가 있는지 추가적인 연구가 필요하다.
모든 생두 샘플에서 가장 큰 비중을 차지하는 broken/chipped/cut 결점두는 껍질과 과육을 벗겨내는 펄핑(pulping) 과정과 파치먼트를 제거하는 드라이밀(dry mill) 과정에서 기계의 적절한 조작이 이루어지지 못해 생두가 부서지거나 뭉개지고 긁히는 상처를 입은(Choi, 2009; Wintgens, 2004) 것으로 사료된다.
Shell 결점두는 얇은 조개껍데기나 귀 모양을 한 기형적인 생두로 주로 유전적인 요인에 의해 발생한다(SCAA, 2004). Kinuthia 등(2017)의 연구에서는 케냐 커피를 6명의 전문 커피 감별사의 관능적 평가 결과에 따라 등급을 나누고 결점두 함량을 비교했는데 낮은 등급일수록 shell의 함량이 많아졌다고 보고하였다. 본 실험의 워시드 가공 방법에서 16.33±7.02개로 가장 적은 함량을 보였는데 이는 Kinuthia 등(2017)의 연구에서 poor~fair 등급으로 비교적 나쁜 품질의 생두였으며, 내추럴, 허니 가공 방법의 생두는 더 좋지 않은 품질의 생두로 사료된다.
가공 방법에 따른 수분함량과 밀도의 측정 결과는 Table 3과 같다. 가공 방법에 따른 샘플의 수분함량 측정 결과는 모든 샘플의 평균값이 10.07~10.63%의 값을 보였다. 국제커피기구에서는 8~12.5%, 스페셜티커피협회에서는 내추럴 커피의 경우 10~13%, 워시드 커피의 경우 10~12%가 적절하다고 하였는데, 본 실험에서 사용한 샘플은 국제커피기구의 기준에는 부합하지만 일부 샘플의 경우 스페셜티커피협회의 수분함량 기준에 미치지 못한 샘플도 있었다. 이는 케냐에서 한국까지 약 1달간의 해상운송 기간의 영향과 고온 및 저온이 반복되는 컨테이너에서 보관되어 운반되는 해상운송의 특성상 수분함량에 영향이 있었을 것으로 사료된다(Kim과 Jeong, 2019).
Table 3 . Comparison of moisture content and density of green coffee beans by processing method
Processing method | F | ||||
---|---|---|---|---|---|
Washed | Natural | Honey | |||
Moisture (%) | 10.63±0.45b1)2) | 10.12±0.20a | 10.07±0.46a | 5.734 | 0.009 |
Density (g/L) | 738.67±14.28b | 721.00±8.28a | 741.56±11.77b | 8.134 | 0.002 |
1)Mean±SD.
2)Means with different letters (a,b) in a row are significantly different at
수분함량은
밀도는 허니 가공 방법이 741.56±11.77 g/L로 가장 높은 값을 보였고, 이어서 워시드 가공 방법이 738.67±14.28 g/L의 값을 보였으며 내추럴 가공 방법은 721.00±8.28 g/L의 값으로 허니, 워시드 가공 방법과
가공 방법에 따른 샘플의 색도 측정 결과는 Table 4와 같다. 워시드가 가장 높은 명도 값을 보였지만
Table 4 . Comparison of moisture lightness (L*), redness (a*), and yellowness (b*) of green coffee beans by processing method
Processing method | F | ||||
---|---|---|---|---|---|
Washed | Natural | Honey | |||
L* | 45.16±1.65a1)2) | 43.72±2.66a | 43.51±2.35a | 1.407 | 0.264 |
a* | 6.42±0.33a | 8.58±1.15b | 6.91±0.35a | 22.248 | 0.000 |
b* | 13.21±0.93a | 16.81±1.38c | 14.43±0.48b | 30.240 | 0.000 |
1)Mean±SD.
2)Means with different letters (a-c) in a row are significantly different at
추출한 커피의 이화학적 특성인 pH, Brix, 총 가용성 고형물(TDS)은 Table 5와 같다. pH의 측정 결과는 내추럴 가공 방법이 5.00±0.04로 가장 높은 값, 워시드 가공 방법이 4.88±0.04로 중간값, 허니 가공 방법은 4.82±0.02로
Table 5 . Comparison of moisture pH, Brix, and total dissolved solids of green coffee beans by processing method
Processing method | F | ||||
---|---|---|---|---|---|
Washed | Natural | Honey | |||
pH | 4.88±0.04b1)2) | 5.00±0.04c | 4.82±0.02a | 188.806 | 0.000 |
Brix (%) | 1.12±0.08a | 1.26±0.06b | 1.27±0.15b | 17.951 | 0.000 |
Total dissolved solids (%) | 0.87±0.03a | 0.92±0.03b | 0.88±0.04a | 13.578 | 0.000 |
1)Mean±SD.
2)Means with different letters (a-c) in a row are significantly different at the
Brix(%)는 내추럴이 1.26±0.06%, 허니가 1.27±0.15%의 값으로 유사한 값을 보였으며 워시드 가공 방법은 1.12±0.08%로
본 연구는 커피의 품질에 영향을 미치는 다양한 요인 중 가공 방법에 따른 생두와 이를 추출한 용액의 특성을 파악하기 위해 진행되었으며, 케냐 커피 품종 ‘Ruiru 11’의 9개 샘플을 이용하여 이화학적 분석을 하였다. 생두의 결점두 함량, 수분함량, 밀도 및 색도를 측정하였고 로스팅 후 커피를 추출하여 pH, Brix 및 총 가용성 고형물을 측정하였다. 결점두는 허니 가공 방법에서 가장 많은 수가 발견되었지만, 내추럴 가공 방법이 점수로 환산했을 때 가장 많은 감점 점수를 받았다. 워시드 가공 방법이 가장 많은 수분함량을 보였는데, 이는 물속에서 발효된 것이 영향을 미쳤을 것이다. 밀도는 내추럴 가공 방법이 선행연구들과 유사하게 가장 낮은 값을 보였다. 색도의 적색도와 황색도 모두 내추럴 가공 방법이 가장 높은 값을 보였는데 내추럴 가공 방법의 경우 커피체리 상태 그대로 건조되기 때문에 과육의 당이 생두에 영향을 미쳐 적색도와 황색도가 높은 값을 보인 것으로 사료된다. 추출한 커피 용액의 경우 Brix는 허니 가공 방법이, 총 가용성 고형물은 내추럴 가공 방법이 가장 높은 값을 보였는데 이는 색도와 유사하게 내추럴, 허니 건조과정에서 커피체리의 점액질에 존재하는 일부 당이 생두로 이동했을 것으로 사료된다. 마지막으로 pH의 경우에는 색도와 마찬가지로 내추럴 가공 방법의 건조과정에서 과육의 당이 생두에 영향을 미쳤다면 내추럴 가공 방법의 커피가 가장 낮은 pH 값을 보여야 했지만, 본 연구에서는 다른 결과를 보였다. 이러한 결과는 사실상 완벽하게 통제할 수 없는 시료의 로스팅 강도 또는 골라내지 못한 pH에 영향을 줄 수 있는 결점두에 의해 이러한 결과가 산출된 것으로 사료된다. 본 연구를 통해서 ‘Ruiru 11’ 품종의 가공 방법에 따라 이화학적 특성의 차이가 있는 것을 측정하고 확인하였다. 이를 바탕으로 커피 생두 가공 방법의 기초적인 특성의 이해와 케냐 커피 품종의 제품 개발의 기초자료 데이터로 활용될 수 있을 것이다. 또한 본 연구 결과를 바탕으로 관능적 특성 평가와 연계된 추가적인 연구가 필요하다고 사료된다.
Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition 2024; 53(7): 726-733
Published online July 31, 2024 https://doi.org/10.3746/jkfn.2024.53.7.726
Copyright © The Korean Society of Food Science and Nutrition.
강신영1․연응주1․남광현1․강원희1,2,3
1강원대학교 식물소재산업과학과
2강원대학교 원예학과
3강원대학교 커피과학과
Shin Young Kang1 , Eung Zoo Yon1
, Kwang Hyun Nam1
, and Won Hee Kang1,2,3
1Department of Plant Materials Industry and Science, 2Department of Horticulture, and
3Convergence Program of Coffee Science, Kangwon National University
Correspondence to:Won Hee Kang, Kangwon National University, 1 Kangwondaehakgil, Chuncheon-si, Gangwon 24341, Korea, E-mail: whkang@kangwon.ac.kr
This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
This study examined the characteristics of green coffee beans and extracted coffee solutions based on processing methods to understand their quality impact factors. Nine samples of the Kenyan coffee variety ‘Ruiru 11’ were analyzed. The study measured defects, moisture content, density, and color of green beans, as well as the pH, Brix (%), and total dissolved solids (TDS) of extracted coffee after roasting. Different processing methods showed varying characteristics, with the honey processing method having the highest defects but the natural processing method receiving the most deductions when scored. The washed processing method exhibited the highest moisture content, likely influenced by fermentation in water. The natural processing method had the lowest density, which was consistent with previous studies. The color, redness (a*) and yellowness (b*) values were highest for the natural processing method because the cherry was dried with its pulp intact, affecting the sugar content. Brix (%) was highest for honey processing, while TDS was highest for natural processing due to sugars from cherry mucilage transferring to the beans during drying. The pH results did not meet expectations, possibly influenced by uncontrollable roasting intensity or unselected pH-affecting defects in samples. The study highlights the physicochemical differences in ‘Ruiru 11’ coffee based on processing methods, providing foundational data for coffee processing understanding and Kenyan coffee product development. Nevertheless, additional research in connection with sensory evaluation is necessary.
Keywords: coffee, processing methods, green bean, ‘Ruiru 11’, physicochemical analysis
커피는 세계적으로 많이 유통되는 농산물 중 하나(Kim과 Jeong, 2019)로 선물거래가 이루어지는 상품(commodity)이다. 경제적복잡성관측소(Observatory of Economic Complexity)의 통계자료(OEC, 2024)에 의하면 2021년 커피의 총거래액은 363억 달러에서 2022년 커피의 총거래액은 454억 달러로 24.9% 증가하였다.
국제커피기구(International Coffee Organization; ICO)에 따르면 전 세계의 커피 생두 생산량은 60 kg 자루(bag)를 기준으로 2022~2023년 약 168.2백만 자루, 2021~2022년 약 168.0백만 자루와 비교해 0.1% 증가했으며 최근 5년간 생산량은 안정적이다. 지역별로는 2022~2023년을 기준으로 남아메리카는 약 48.3%, 아시아와 오세아니아는 29.6%, 중앙아메리카는 11.4%, 아프리카는 10.6%의 생산량을 차지했다. 케냐의 경우 2022/23년 약 0.73백만 자루를 생산했으며 아프리카에서 3번째로 많은 아라비카 커피를 생산하였다(ICO, 2023).
전 세계 커피 생두의 소비량은 60 kg 자루를 기준으로 2022~2023년 약 173.1백만 자루로, 2021~2022년의 소비량 176.6백만 자루에 비해 약 2.0% 하락했다(ICO, 2023). 우리나라의 커피 생두 소비량은 2017~2018년 약 2,371,000자루에서, 2020~2021년 약 2,513,000자루로 약 2.0%의 연평균성장률을 기록하였다(ICO, 2021). 또한, 케냐 Agriculture and Food Authority(AFA, 2023)의 ‘Coffee year book 2021/22’에 따르면 대한민국은 물량과 금액에서 케냐 커피의 4번째 큰 수입국으로 무게는 약 4,348백만 톤, 금액은 약 31.49백만 달러에 달한다. 이렇게 우리나라 커피 시장의 성장과 1인당 커피 소비량의 증가에 따라 소비자의 수요가 다양화 및 세분되면서 고품질 커피인 스페셜티(Specialty) 커피로 관심이 확대되는 추세이다(Park 등, 2019).
커피의 품질과 향을 결정짓는 주요 요인으로는 품종, 기후, 토양, 지형, 재배 형태, 가공 방법, 보관 등이 있으며 이러한 요인들의 상호작용으로 생두의 최종품질이 결정된다(Sanz-Uribe 등, 2017; Wintgens, 2004). 품질에 미치는 다양한 요인 중에서 가공은 바람직하지 않은 발효와 커피체리의 부패를 방지하기 위해 수확 직후에 시작된다(Barrios-Rodríguez 등, 2021). 커피 음료가 되기 위해서는 국제 시장에서 상업화되는 제품인 ‘파치먼트(parchment) 커피’를 얻기 위해 다양한 수확 후 가공 방법을 적용할 수 있다(Cortés-Macías 등, 2022). 수세식인 워시드(washed), 자연 건조식인 내추럴(natural), 반수세식 또는 반건조식인 펄프드 내추럴(pulped natural) 또는 허니(honey)라고 불리는 세 가지 방법이 가장 대표적이며(Banti와 Abraham, 2021; Haile와 Kang, 2019), 케냐에서는 일반적으로 수세식 가공 방법으로 생두를 생산한다(Beyene 등, 2012). 커피의 가공은 커피체리의 과육과 점액질을 제거하는 것을 목표로 하며, 높은 품질의 최종 제품을 얻기 위한 핵심 단계이다(Cortés-Macías 등, 2022).
케냐에서는 아라비카 커피인 ‘SL28’, ‘SL34’, ‘Batian’, ‘Ruiru 11’ 등을 주로 재배하고 있다(Cecilia 등, 2012). 인기 있는 품종은 주로 ‘SL28’과 ‘SL34’이며, ‘SL28’은 약 90년 전 케냐 농부들에게 처음 소개되었다. SL 계열의 품종이 품질은 우수하지만, 다양한 해충과 질병에 매우 취약하여 농부들이 재배하기가 어렵다(Gakuo, 2022). 이런 이유로 케냐 커피 연구재단(Coffee Research Foundation)의 Ruiru Station에서 1985년 육종을 통해 coffee berry disease와 coffee leaf rust 같은 주요 질병에 저항성이 강하며 높은 생산성과 좋은 품질을 가진 ‘Ruiru 11’을 대중에게 전파하였다(Omondi 등, 2000).
국내에서 커피와 관련된 선행연구는 커피의 향미와 관련된 연구(Jeong, 2023; Park, 2019), 로스팅과 관련된 연구(Chung, 2021; Kim, 2020; Park, 2019)와 추출과 관련된 연구(Kim, 2014; Kwon, 2020; Park, 2020; So, 2014)가 주를 이뤘다. 가공 방법에 관한 연구로는 콜롬비아 커피(Kang, 2011; Ko 등, 2017), 에티오피아 커피(Park, 2019; Song, 2016), 브라질 커피(Choi, 2009) 등에서 비교적 활발한 연구들이 있었다.
또한 Park 등(2024)의 연구에서는 ‘커피 원두 가공에 기반한 커피 품질 특성에 관한 연구 동향’을 주제로 하여 2007년부터 2023년 6월까지의 국내에 발표된 논문을 대상으로 연구 동향을 분석하였다. 그중 논문 연구에 활용된 아라비카종 원두는 159건으로 그 원산지는 콜롬비아가 44건으로 가장 많았고 브라질 41건, 에티오피아 33건이었으며 이어서 케냐는 12건으로 약 7.5%에 불과했다. 이렇게 주로 콜롬비아, 브라질, 에티오피아의 커피 관련 연구가 활발히 이루어졌지만, 케냐 커피에 관한 연구와 가공 방법에 따른 국내 연구는 콜롬비아, 브라질, 에티오피아 세 국가와 비교하면 사실상 미비한 실정이다.
이에 본 연구는 케냐의 같은 지역 세 농가에서 생산한 ‘Ruiru 11’ 품종의 커피체리를 각각 대표적인 가공 방법인 내추럴, 워시드, 허니(펄프드 내추럴) 세 가지 방법으로 가공하여 9가지 생두 샘플을 마련했으며 이화학적 특성을 조사하였다. 본 연구를 통해 ‘Ruiru 11’ 품종의 가공 방법에 따른 이화학적 특성의 차이를 바탕으로 국내외의 생두 유통업체, 로스터리, 카페 등에 케냐 커피 및 ‘Ruiru 11’의 제품 개발을 위해 활용할 수 있는 기초자료를 제시하고자 한다.
아프리카 케냐 Nyeri County, Karatina 지역 해발고도 약 1,820 m에 있는 세 농장의 ‘Ruiru 11’ 10년생 커피나무에서 손으로 골라 수확하였다. 내추럴 가공 방법은 아프리칸 베드(African bed)라 불리는 건조대에서 30일간 위아래를 뒤집으며 건조하였다. 워시드 가공 방법은 커피체리의 과육과 외피를 제거하고 깨끗한 물로 한번 세척하였다. 점액질(mucilage)이 묻어 있는 파치먼트(parchment) 상태로 10 L 플라스틱 통에 넣고 그늘에 보관하여 2일 동안 발효하여 점액질을 제거하였다. 이후 깨끗한 물로 세척하고 아프리칸 베드에서 5일 동안 건조하였다. 허니 가공 방법도 과육과 외피를 분리하였고, 별도의 세척 없이 과육, 외피와 함께 아프리칸 베드에서 21일간 건조하였다. 파치먼트 상태인 생두의 습도가 약 12%일 때 건조를 마쳤으며 생두와 파치먼트를 분리한 뒤 제거해 샘플당 약 2 kg의 생두를 마련하였다. 이에 대한 가공 방법의 흐름은 Fig. 1과 같다. 총 9가지 생두 샘플을 마련하였고 모든 샘플은 상온에서 보관하였다.
각각의 생두 샘플의 결점두 함량과 항목별 개수, 그에 따른 점수를 산출하기 위해 각 샘플에서 무작위로 선정한 350 g의 생두를 스페셜티커피협회(Specialty Coffee Association, SCA)의 아라비카 생두 결점 분류법(SCAA, 2004)인 Green Arabica Coffee Classification System(GACCS) 기준에 맞는 결점두를 손으로 골라내었다. 9가지의 각 샘플을 결점 분류에 따른 개수, 이에 따라 환산한 full defect(완전한 결점두)로 환산한 결과와 결점두의 총무게를 측정했으며 가공 방법에 따라 그 평균값을 구하였다. SCA의 GACCS 기준에 따른 full defect의 환산표는 Table 1과 같다. 예를 들어 full black은 1개가 발견되면 1점으로 환산되며 partial black은 3개 발견되면 1점으로 환산할 수 있다. 만약 partial black이 8개 발견된다면 6개가 2점으로 환산되며 나머지 2개는 점수로 환산할 수 없어, 버림 하여 점수로 환산하였다.
Table 1 . Defect equivalents of Green Arabica Coffee Classification System.
Category 1 (primary) | Full defect equivalents | Category 2 (secondary) | Full defect equivalents |
---|---|---|---|
Full black | 1 | Partial black | 3 |
Full sour | 1 | Partial sour | 3 |
Dried cherry/pod | 1 | Parchment | 5 |
Fungus damaged | 1 | Floater | 5 |
Foreign matter | 1 | Immature/unripe | 5 |
Severe insect damage | 5 | Withered | 5 |
Shell | 5 | ||
Broken/chipped/cut | 5 | ||
Hull/husk | 5 | ||
Slight insect damage | 10 |
Source: SCAA, 2004..
각각의 생두 샘플의 수분함량과 밀도를 알아보기 위해 커피 수분 밀도계(BeanPro, Sinar)를 이용하여 동시에 측정하였다. 상온에 보관되어 있던 생두를 실험에 사용했으며 생두 온도는 23°C일 때 측정하였다. 구성품인 약 270 mL의 비커에 담고 레벨링 블레이드(leveling blade)로 윗면을 수평으로 만들어 각각의 샘플을 3회 반복 측정하였고 그 평균값을 구하였다.
각각의 생두 샘플의 색도를 알아보기 위해 색차계(colorimeter; CR-20, Konica Minolta)를 이용하여 명도(lightness, L*), 적색도(redness, a*), 황색도(yellowness, b*) 값을 측정하였다. 200 mL 컵에 가득 담아 색차계를 최대한 밀착시켜 측정하였고 각각의 샘플을 3회 반복 측정하여 그 평균값을 구하였다.
추출한 커피의 이화학적 특성을 파악하기 위해 SCAA(2009)의 cupping protocol의 기준에 맞게 커피의 관능검사인 커핑(cupping)과 같은 방식으로 시료를 마련하였다.
전기 인덕션 방식 커피 로스터(Bullet R1 V2, Aillio Technology)를 이용하여 로스팅하였으며 200 g의 생두를 160°C에 투입하여 8분간 로스팅하였고 192°C에 원두를 배출하였다. 로스팅 정도는 원두를 분쇄하지 않고 원두 색도계(CM-100 plus, Lighttells)를 사용하여 아그트론(Agtron) 수치 58±1을 기준으로 로스팅하였다.
로스팅 이후 3일 지난 원두를 사용했으며 그라인더(600 N, Feima)를 사용하여 기기의 3단계로 분쇄하여 미국 표준체(U.S. Standard sieve)를 기준으로 20 mesh에 70~75%가 통과하는 크기로 준비하였다.
커피와 물의 비율은 원두 11 g과 물 200 mL로 하였다. 원두를 93±1°C의 물에 직접 침출시켜 4분 뒤 윗부분의 거품층인 크러스트(crust)를 걷으며 3회 퍼트리고 추가로 4분 뒤 스키밍(skimming) 과정을 통해 표면에 남은 잔거품과 부유물을 제거하였다. 이후 4분 뒤 시험관에 10 mL씩 분주하였다. 모든 시료는 18시간 경과 후 커피 용액의 온도가 실온일 때 측정하였다. 9개의 원두 샘플별로 3번 반복하여 총 27개의 시료를 측정에 사용하였다.
추출한 커피의 이화학적 특성을 파악하기 위해 pH meter(Seven Easy pH, Mettler-Toledo)를 사용하여 pH를 측정하였다. 또한 당도(Brix %)를 측정하기 위해 당도계(PAL-1, ATAGO)를 사용했으며 총 가용성 고형물(TDS, %)을 측정하기 위해 굴절계(Lab Coffee Ⅱ, VST Inc.)를 사용하였다. 각 샘플은 3번 반복 측정했으며 총 9번의 측정 결과를 이용하여 평균값을 구하였다.
실험의 결과는 통계 프로그램(SPSS version 26, IBM Corp.)을 이용해 분산분석(ANOVA)을 실시하였으며,
가공 방법에 따라 분류한 모든 생두 샘플 350 g에서 결점두를 선별한 결과는 Table 2와 같다. Category 1(primary)에서 1점 이상 발견된 생두의 경우 커핑 테스트에서 아무리 높은 점수를 받았다고 하더라도 Specialty 등급은 받을 수 없다. 또한 Category 1(primary)에서 1점 미만이면서 Category 2(secondary)에서 full defect가 5점 미만이어야 Specialty 등급을 받을 수 있다. 하지만 본 실험에서의 생두 샘플은 GACCS 기준에 따라 결점두의 항목별로 환산된 full defect가 내추럴 61.00±17.69점, 허니 54.00±11.53점, 워시드 26.00±8.89점 순으로 나타났다. 따라서 모든 생두 샘플은 SCA의 GACCS 기준에 따라 Specialty grade로 분류할 수 없었다.
Table 2 . Distribution of defective beans in green coffee samples categorized according to SCA’s Green Arabica Coffee Classification System.
Processing method | F | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
Washed | Natural | Honey | ||||
Category 1 (Count) | Full black | 0a | 17.67±11.37b1)2) | 1.00±1.00a | 6.801 | 0.029 |
Full sour | 0a | 0a | 0a | |||
Dried cherry/pod | 0a | 0.33±0.58a | 0a | 1.000 | 0.422 | |
Fungus damaged | 0a | 0.33±0.58a | 0a | 1.000 | 0.422 | |
Foreign matter | 0a | 0.67±1.16a | 0a | 1.000 | 0.422 | |
Severe insect damage | 0a | 0a | 0a | |||
Total category 1 defect (Equivalents) | 0a | 19.00±12.49b | 1.00±1.00a | 6.554 | 0.031 | |
Category 2 (Count) | Partial black | 17.33±8.08a | 30.33±20.03a | 16.33±7.51a | 1.050 | 0.407 |
Partial sour | 0a | 0a | 0a | |||
Parchment | 1.33±2.31a | 1.67±2.08a | 0.33±0.58a | 0.433 | 0.667 | |
Floater | 0.67±0.58a | 15.67±5.69a | 17.00±23.52a | 1.264 | 0.348 | |
Immature/unripe | 2.33±2.31a | 4.67±3.79a | 12.00±2.65b | 8.588 | 0.017 | |
Withered | 0a | 4.00±4.36a | 1.00±0.00a | 2.053 | 0.209 | |
Shell | 16.33±7.02a | 25.33±5.51a | 89.33±40.50b | 8.290 | 0.019 | |
Broken/chipped/cut | 88.67±25.11a | 83.67±15.54a | 122.33±52.37a | 1.101 | 0.391 | |
Hull/husk | 0a | 40.67±35.11a | 6.33±5.03a | 3.426 | 0.102 | |
Slight insect damage | 0.67±1.16a | 1.33±0.58a | 1.67±0.58a | 1.167 | 0.373 | |
Total category 2 defect (Equivalents) | 26.00±8.89a | 42.00±5.57ab | 53.00±11.00b | 7.182 | 0.026 | |
Total defect (Count) | 127.33±40.77a | 226.33±42.34b | 267.33±57.52b | 6.894 | 0.028 | |
Total defect (Equivalents) | 26.00±8.89a | 61.00±17.69b | 54.00±11.53b | 5.88 | 0.039 | |
Weight (g) | 12.43±3.20a | 21.60±2.90b | 29.13±2.83c | 23.582 | 0.001 | |
% | 3.55±0.92a | 6.17±0.83b | 8.32±0.81c | 23.489 | 0.001 |
1)Mean±SD..
2)Means with different letters (a-c) in a row are significantly different at
결점두의 평균 개수는 허니 가공 방법이 267.33±57.52개, 평균 무게 29.13±2.83 g으로 가장 많은 결점두를 가지고 있었다. 이어서 내추럴 가공 방법의 결점두 평균 개수는 226.33±42.34개로 평균 무게 21.60±2.90 g, 워시드 가공 방법의 결점두 평균 개수는 127.33±40.77개로 평균 무게12.43±3.20 g을 기록하였다. 이런 결과는 워시드 가공 방법이 물을 이용한 세척 과정과 발효과정을 거치며 물의 비중으로 인해 수면에 뜨는 결점두가 자연스럽게 제거되면서 가장 적은 결점두가 발견되었다고 생각한다. 가공 방법에 따라 full black, immature/unripe, shell 세 가지 결점두 항목만 유의미한 차이를 보였으며 나머지 결점두 항목은 유의미한 차이를 보이지 않았다.
ISO(2004)는 결점두의 정의, 원인, 로스팅과 추출에 미치는 영향, 원천적인 제거 가능성 등을 자세하게 분석하여 보고했는데, black 결점두는 곰팡이 또는 효모에 의한 과발효된 성숙한 콩/체리 및 후속 건조가 원인이라고 하였다. 내추럴 가공 방법의 건조과정에서 과육과 함께 말리는 과정에서 과도한 습기로 인해 full black 결점두가 다수 발견된 것으로 사료된다. Full black의 경우 워시드 가공 방법에서는 발견되지 않았지만 내추럴 가공 방법에서는 17.67±11.37개 발견되었으며, 허니 가공 방법에서는 1.00±1.00개가 발견되었다. Partial black의 경우에는 모든 가공 방법에서 발견되었으며, full black과 마찬가지로 내추럴 가공 방법에서 가장 많이 발견되었다.
Immature/unripe 결점두의 경우 커피체리가 미성숙한 상태에서 수확되었을 때 발생한다(SCAA, 2004). 커피체리를 수확하는 과정에서 케냐 현지의 재배 관습에 따라 수확했는데 이때 미성숙한 상태의 커피체리가 모든 가공 방법에 포함된 것으로 사료된다. 워시드, 내추럴 가공 방법에 비해 허니 가공 방법에서 많이 발견되었는데 이는 가공 방법에 따라 유의미한 차이가 나타났다. 이는 어떤 과정 중에서 차이가 있는지 추가적인 연구가 필요하다.
모든 생두 샘플에서 가장 큰 비중을 차지하는 broken/chipped/cut 결점두는 껍질과 과육을 벗겨내는 펄핑(pulping) 과정과 파치먼트를 제거하는 드라이밀(dry mill) 과정에서 기계의 적절한 조작이 이루어지지 못해 생두가 부서지거나 뭉개지고 긁히는 상처를 입은(Choi, 2009; Wintgens, 2004) 것으로 사료된다.
Shell 결점두는 얇은 조개껍데기나 귀 모양을 한 기형적인 생두로 주로 유전적인 요인에 의해 발생한다(SCAA, 2004). Kinuthia 등(2017)의 연구에서는 케냐 커피를 6명의 전문 커피 감별사의 관능적 평가 결과에 따라 등급을 나누고 결점두 함량을 비교했는데 낮은 등급일수록 shell의 함량이 많아졌다고 보고하였다. 본 실험의 워시드 가공 방법에서 16.33±7.02개로 가장 적은 함량을 보였는데 이는 Kinuthia 등(2017)의 연구에서 poor~fair 등급으로 비교적 나쁜 품질의 생두였으며, 내추럴, 허니 가공 방법의 생두는 더 좋지 않은 품질의 생두로 사료된다.
가공 방법에 따른 수분함량과 밀도의 측정 결과는 Table 3과 같다. 가공 방법에 따른 샘플의 수분함량 측정 결과는 모든 샘플의 평균값이 10.07~10.63%의 값을 보였다. 국제커피기구에서는 8~12.5%, 스페셜티커피협회에서는 내추럴 커피의 경우 10~13%, 워시드 커피의 경우 10~12%가 적절하다고 하였는데, 본 실험에서 사용한 샘플은 국제커피기구의 기준에는 부합하지만 일부 샘플의 경우 스페셜티커피협회의 수분함량 기준에 미치지 못한 샘플도 있었다. 이는 케냐에서 한국까지 약 1달간의 해상운송 기간의 영향과 고온 및 저온이 반복되는 컨테이너에서 보관되어 운반되는 해상운송의 특성상 수분함량에 영향이 있었을 것으로 사료된다(Kim과 Jeong, 2019).
Table 3 . Comparison of moisture content and density of green coffee beans by processing method.
Processing method | F | ||||
---|---|---|---|---|---|
Washed | Natural | Honey | |||
Moisture (%) | 10.63±0.45b1)2) | 10.12±0.20a | 10.07±0.46a | 5.734 | 0.009 |
Density (g/L) | 738.67±14.28b | 721.00±8.28a | 741.56±11.77b | 8.134 | 0.002 |
1)Mean±SD..
2)Means with different letters (a,b) in a row are significantly different at
수분함량은
밀도는 허니 가공 방법이 741.56±11.77 g/L로 가장 높은 값을 보였고, 이어서 워시드 가공 방법이 738.67±14.28 g/L의 값을 보였으며 내추럴 가공 방법은 721.00±8.28 g/L의 값으로 허니, 워시드 가공 방법과
가공 방법에 따른 샘플의 색도 측정 결과는 Table 4와 같다. 워시드가 가장 높은 명도 값을 보였지만
Table 4 . Comparison of moisture lightness (L*), redness (a*), and yellowness (b*) of green coffee beans by processing method.
Processing method | F | ||||
---|---|---|---|---|---|
Washed | Natural | Honey | |||
L* | 45.16±1.65a1)2) | 43.72±2.66a | 43.51±2.35a | 1.407 | 0.264 |
a* | 6.42±0.33a | 8.58±1.15b | 6.91±0.35a | 22.248 | 0.000 |
b* | 13.21±0.93a | 16.81±1.38c | 14.43±0.48b | 30.240 | 0.000 |
1)Mean±SD..
2)Means with different letters (a-c) in a row are significantly different at
추출한 커피의 이화학적 특성인 pH, Brix, 총 가용성 고형물(TDS)은 Table 5와 같다. pH의 측정 결과는 내추럴 가공 방법이 5.00±0.04로 가장 높은 값, 워시드 가공 방법이 4.88±0.04로 중간값, 허니 가공 방법은 4.82±0.02로
Table 5 . Comparison of moisture pH, Brix, and total dissolved solids of green coffee beans by processing method.
Processing method | F | ||||
---|---|---|---|---|---|
Washed | Natural | Honey | |||
pH | 4.88±0.04b1)2) | 5.00±0.04c | 4.82±0.02a | 188.806 | 0.000 |
Brix (%) | 1.12±0.08a | 1.26±0.06b | 1.27±0.15b | 17.951 | 0.000 |
Total dissolved solids (%) | 0.87±0.03a | 0.92±0.03b | 0.88±0.04a | 13.578 | 0.000 |
1)Mean±SD..
2)Means with different letters (a-c) in a row are significantly different at the
Brix(%)는 내추럴이 1.26±0.06%, 허니가 1.27±0.15%의 값으로 유사한 값을 보였으며 워시드 가공 방법은 1.12±0.08%로
본 연구는 커피의 품질에 영향을 미치는 다양한 요인 중 가공 방법에 따른 생두와 이를 추출한 용액의 특성을 파악하기 위해 진행되었으며, 케냐 커피 품종 ‘Ruiru 11’의 9개 샘플을 이용하여 이화학적 분석을 하였다. 생두의 결점두 함량, 수분함량, 밀도 및 색도를 측정하였고 로스팅 후 커피를 추출하여 pH, Brix 및 총 가용성 고형물을 측정하였다. 결점두는 허니 가공 방법에서 가장 많은 수가 발견되었지만, 내추럴 가공 방법이 점수로 환산했을 때 가장 많은 감점 점수를 받았다. 워시드 가공 방법이 가장 많은 수분함량을 보였는데, 이는 물속에서 발효된 것이 영향을 미쳤을 것이다. 밀도는 내추럴 가공 방법이 선행연구들과 유사하게 가장 낮은 값을 보였다. 색도의 적색도와 황색도 모두 내추럴 가공 방법이 가장 높은 값을 보였는데 내추럴 가공 방법의 경우 커피체리 상태 그대로 건조되기 때문에 과육의 당이 생두에 영향을 미쳐 적색도와 황색도가 높은 값을 보인 것으로 사료된다. 추출한 커피 용액의 경우 Brix는 허니 가공 방법이, 총 가용성 고형물은 내추럴 가공 방법이 가장 높은 값을 보였는데 이는 색도와 유사하게 내추럴, 허니 건조과정에서 커피체리의 점액질에 존재하는 일부 당이 생두로 이동했을 것으로 사료된다. 마지막으로 pH의 경우에는 색도와 마찬가지로 내추럴 가공 방법의 건조과정에서 과육의 당이 생두에 영향을 미쳤다면 내추럴 가공 방법의 커피가 가장 낮은 pH 값을 보여야 했지만, 본 연구에서는 다른 결과를 보였다. 이러한 결과는 사실상 완벽하게 통제할 수 없는 시료의 로스팅 강도 또는 골라내지 못한 pH에 영향을 줄 수 있는 결점두에 의해 이러한 결과가 산출된 것으로 사료된다. 본 연구를 통해서 ‘Ruiru 11’ 품종의 가공 방법에 따라 이화학적 특성의 차이가 있는 것을 측정하고 확인하였다. 이를 바탕으로 커피 생두 가공 방법의 기초적인 특성의 이해와 케냐 커피 품종의 제품 개발의 기초자료 데이터로 활용될 수 있을 것이다. 또한 본 연구 결과를 바탕으로 관능적 특성 평가와 연계된 추가적인 연구가 필요하다고 사료된다.
이 논문은 2021년도 강원대학교 대학회계의 지원을 받아 수행한 연구임.
Table 1 . Defect equivalents of Green Arabica Coffee Classification System.
Category 1 (primary) | Full defect equivalents | Category 2 (secondary) | Full defect equivalents |
---|---|---|---|
Full black | 1 | Partial black | 3 |
Full sour | 1 | Partial sour | 3 |
Dried cherry/pod | 1 | Parchment | 5 |
Fungus damaged | 1 | Floater | 5 |
Foreign matter | 1 | Immature/unripe | 5 |
Severe insect damage | 5 | Withered | 5 |
Shell | 5 | ||
Broken/chipped/cut | 5 | ||
Hull/husk | 5 | ||
Slight insect damage | 10 |
Source: SCAA, 2004..
Table 2 . Distribution of defective beans in green coffee samples categorized according to SCA’s Green Arabica Coffee Classification System.
Processing method | F | |||||
---|---|---|---|---|---|---|
Washed | Natural | Honey | ||||
Category 1 (Count) | Full black | 0a | 17.67±11.37b1)2) | 1.00±1.00a | 6.801 | 0.029 |
Full sour | 0a | 0a | 0a | |||
Dried cherry/pod | 0a | 0.33±0.58a | 0a | 1.000 | 0.422 | |
Fungus damaged | 0a | 0.33±0.58a | 0a | 1.000 | 0.422 | |
Foreign matter | 0a | 0.67±1.16a | 0a | 1.000 | 0.422 | |
Severe insect damage | 0a | 0a | 0a | |||
Total category 1 defect (Equivalents) | 0a | 19.00±12.49b | 1.00±1.00a | 6.554 | 0.031 | |
Category 2 (Count) | Partial black | 17.33±8.08a | 30.33±20.03a | 16.33±7.51a | 1.050 | 0.407 |
Partial sour | 0a | 0a | 0a | |||
Parchment | 1.33±2.31a | 1.67±2.08a | 0.33±0.58a | 0.433 | 0.667 | |
Floater | 0.67±0.58a | 15.67±5.69a | 17.00±23.52a | 1.264 | 0.348 | |
Immature/unripe | 2.33±2.31a | 4.67±3.79a | 12.00±2.65b | 8.588 | 0.017 | |
Withered | 0a | 4.00±4.36a | 1.00±0.00a | 2.053 | 0.209 | |
Shell | 16.33±7.02a | 25.33±5.51a | 89.33±40.50b | 8.290 | 0.019 | |
Broken/chipped/cut | 88.67±25.11a | 83.67±15.54a | 122.33±52.37a | 1.101 | 0.391 | |
Hull/husk | 0a | 40.67±35.11a | 6.33±5.03a | 3.426 | 0.102 | |
Slight insect damage | 0.67±1.16a | 1.33±0.58a | 1.67±0.58a | 1.167 | 0.373 | |
Total category 2 defect (Equivalents) | 26.00±8.89a | 42.00±5.57ab | 53.00±11.00b | 7.182 | 0.026 | |
Total defect (Count) | 127.33±40.77a | 226.33±42.34b | 267.33±57.52b | 6.894 | 0.028 | |
Total defect (Equivalents) | 26.00±8.89a | 61.00±17.69b | 54.00±11.53b | 5.88 | 0.039 | |
Weight (g) | 12.43±3.20a | 21.60±2.90b | 29.13±2.83c | 23.582 | 0.001 | |
% | 3.55±0.92a | 6.17±0.83b | 8.32±0.81c | 23.489 | 0.001 |
1)Mean±SD..
2)Means with different letters (a-c) in a row are significantly different at
Table 3 . Comparison of moisture content and density of green coffee beans by processing method.
Processing method | F | ||||
---|---|---|---|---|---|
Washed | Natural | Honey | |||
Moisture (%) | 10.63±0.45b1)2) | 10.12±0.20a | 10.07±0.46a | 5.734 | 0.009 |
Density (g/L) | 738.67±14.28b | 721.00±8.28a | 741.56±11.77b | 8.134 | 0.002 |
1)Mean±SD..
2)Means with different letters (a,b) in a row are significantly different at
Table 4 . Comparison of moisture lightness (L*), redness (a*), and yellowness (b*) of green coffee beans by processing method.
Processing method | F | ||||
---|---|---|---|---|---|
Washed | Natural | Honey | |||
L* | 45.16±1.65a1)2) | 43.72±2.66a | 43.51±2.35a | 1.407 | 0.264 |
a* | 6.42±0.33a | 8.58±1.15b | 6.91±0.35a | 22.248 | 0.000 |
b* | 13.21±0.93a | 16.81±1.38c | 14.43±0.48b | 30.240 | 0.000 |
1)Mean±SD..
2)Means with different letters (a-c) in a row are significantly different at
Table 5 . Comparison of moisture pH, Brix, and total dissolved solids of green coffee beans by processing method.
Processing method | F | ||||
---|---|---|---|---|---|
Washed | Natural | Honey | |||
pH | 4.88±0.04b1)2) | 5.00±0.04c | 4.82±0.02a | 188.806 | 0.000 |
Brix (%) | 1.12±0.08a | 1.26±0.06b | 1.27±0.15b | 17.951 | 0.000 |
Total dissolved solids (%) | 0.87±0.03a | 0.92±0.03b | 0.88±0.04a | 13.578 | 0.000 |
1)Mean±SD..
2)Means with different letters (a-c) in a row are significantly different at the
© Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition. Powered by INFOrang Co., Ltd.