로스팅의 화학적 변화

  로스팅 시 커피 성분에 많은 변화가 일어나는데, 각 성분이 전체 성분에서 차지하는 상대 비율이 존재합니다. 이런 비율은 분석 대상이 되는 생커피콩의 상태나 분석 방법에 따라 얼마든지 달라질 수 있습니다.

 

  로스팅 전 생커피콩의 성분은 탄수화물의 당분은 전체가 10일 때 가용성 성분이 100%를 차지하며, 로스팅 후에는 전체가 18~26으로 늘어나며 가용성 성분은 그중 11~19 정도를 차지합니다. 섬유소는 로스팅 전 50, 로스팅 후에는 전체 37중 가용성 성분은 1 정도로 변하며, 지방은 로스팅 전 13에서 로스팅 후에는 15로 증가합니다. 단백질은 로스팅 전 전체 13중 가용성 성분은 4 정도이며, 로스팅 후에는 그 절반인 1~2 정도로 줄어듭니다. 무기질은 로스팅 전 전체 4에 가용성 성분은 절반인 2 정도지만, 로스팅 후에는 전체 4중 가용성 성분은 3으로 늘어납니다.

 

  그 외 나머지 성분은 크게 산(클로로젠산, 유기산), 알칼로이드(트리고넬린, 카페인), 휘발성 화합물(탄산가스, 향기 성분)로 나뉩니다. 첫 번째로 산 성분 중 클로로젠산은 전체 7에서 로스팅 후 4.5로 감소, 유기산은 전체 1에서 로스팅 후 2.35로 증가합니다. 두 번째로 알칼로이드 중 트리고넬린은 로스팅 전후 변화가 없으나 카페인은 로스팅 전 1에서 로스팅 후 1.2로 증가합니다. 마지막으로 휘발성 화합물은 탄산가스와 향기 성분 둘 다 로스팅 전에는 존재하지 않지만, 로스팅 후에 두 성분 모두가 소량씩 생성되는데, 탄산가스는 전체성분 2 정도에 가용성 성분은 극히 미량으로, 향기 성분은 약 0.04 정도의 비중을 차지합니다.

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카페인

  카페인은 purine 염류에 속하며 함량은 로부스타종이 아라비카종에 비해 두배 이상 함유되어 있습니다. 씨앗뿐만 아니라 잎에도 소량이 함유되어 있는데, 원두에 1% 정도 함유된 카페인은 로스팅하면 보통 16% 정도 줄어들게 되지만 원두의 상대 비율은 1.2%가 됩니다.

 

수분 함량

  로스팅 시 가장 많이 줄어드는 성분으로 8~12%였던 수분량은 로스팅 정도에 따라 1~5%까지 줄어들며 미디엄 로스트일 때 2~3% 정도 함유하고 있습니다.

 

단백질

  단백질은 원두의 향기 생성에 중요한 성분으로, 유리아미노산은 로스팅에 의해 급속히 소실되며 당과 반응해서 멜라노이딘 및 향기 성분으로 변화합니다. 생커피콩의 0.3%~0.8%로 일부 성분은 쓴맛을 내는 성분과 결합해 갈색 색소 성분으로 변합니다.

 

탄수화물

  탄수화물 중 유리당류는 원두의 색상이나 향의 생성에 큰 영향을 미칩니다. 생커피콩에는 유리당류 중 흔히 설탕으로 불리는 자당이 가장 많은데, 아라비카종 커피에 6~8%, 로부스타종이 1~5% 포함되어 있습니다. 유리당류는 로스팅 후 거의 소실됩니다. 다당류는 불용성으로 세포벽의 주성분인 섬유소, 헤미셀룰로스 등입니다.

 

지질

  생커피콩의 지질은 아라비카종에는 평균 15%, 로부스타종에는 평균 10%가 포함되어 있으며, 트리글리세이드 형태가 제일 많습니다. 지방산 중 불포화지방산인 리놀레산 포화지방산인 팔미트산이 가장 많이 함유되어 있습니다.

 

휘발 성분

  휘발성 화합물의 당분, 아미노산, 유기산 등이 로스팅 과정을 거치며 갈변 반응을 통해 생성되는데, 50%는 알데하이드이며 20%는 케톤, 8%는 에스터입니다. 휘발성 화합물은 중량의 0.05% 미만인 700~2,500ppm으로 아주 적은 양이지만 그 종류는 800여가지이며 가스 방출과 함께 증발 및 산화되어 상온에서 2주가 지나면 커피 향이 소실됩니다. 아라비카종이 로부스타종보다 더 많이 함유되어 있으며, 로스팅이 진행되면서 풀시티로스트까지는 성분이 증가하지만, 프렌치, 이탈리안 로스트에 이르면 오히려 감소합니다.

 

갈변 반응

  식품이 조리나 가공 과정에서 갈색으로 변하는 것을 말하는데, 효소가 관여하는 효소적 반응과 관여하지 않는 비효소적 반응이 있습니다. 커피의 갈변은 열에 의한 비효소적 반응이며 원인은 마이야르 반응과 캐러멜화입니다.

 

마이야르 반응

  프랑스 화학자 마이야르가 포도당과 글리신을 가열했을 때 갈색 색소인 멜라노이딘을 생성한다고 처음으로 발표하여 이를 마이야르 반응이라 부릅니다. 생커피콩을 로스팅할 때 생커피콩에 포함된 미량의 아미노산이 환원당인 자당과 다당류 등과 작용하여 갈색의 중합체인 멜라노이딘을 만드는 반응입니다. 외관상으로 볼 때 로스팅된 커피는 이 멜라노이딘에 의해 짙은 갈색을 띠며, 그 결과로 향을 느끼지 못했던 생커피콩과 비교하여 휘발성 방향적 화합물이 생성되어 커피 향을 만드는 것입니다.

 

캐러멜화

  마이야르 반응과 달리 자연적으로 발생하는 반응이 아니라 당을 고온으로 가열할 때 생커피콩의 5~10% 정도 포함된 자당이 캐러멜 당으로 변하는 반응입니다.

 

가스 성분

  로스팅 중 생커피콩은 1g당 2~5mL의 가스가 발생하는데 가스 성분의 87%는 탄산 가스로 고온의 열로 인한 건열 반응에 의해 생성됩니다. 탄산 가스의 50% 정도는 로스팅 과정에서 방출되지만, 나머지는 서서히 방출되면서 향기 성분이 공기 중의 산소와 접촉하는 것을 막아줍니다.

 

가용 성분

  원두를 분쇄하여 뜨거운 물로 추출하였을 떄 녹아 나오는 성분을 말하며, 많을수록 맛과 향이 진해집니다. 생커피콩의 당분, 단백질, 유기산 등은 갈변 반응을 통해 가용성 성분으로 변하는데, 로부스타는 아라비카보다 약 2% 더 많으며 고온에서 단시간 로스팅할 경우 2~4% 증가합니다.