커피의 화학 반응과 성분

1. 로스팅 과정 중 고온의 열로 인한 건열 반응에 의해 생두 1g당 2~5ml의 가스가 발생하며, 그 중 87%는 이산화탄소다. 가스의 50% 정도는 즉시 방출되지만 나머지는 서서히 방출되면서 향기 성분이 공기 중의 산소와 접촉하는 것을 막아준다. 

2. 생두에 들어있던 성분 중 로스팅이 진행되면서 가장 많이 감소하는 것은 수분이다. 수분이 커피콩 내부의 물의 온도가 물의 끓점 이상으로 상승하면서 급격히 기화되어 감소한다.  그 후 수분 함량은 로스팅이 진행되면서 1~2%로 줄어든다.

3. 당류 중 가장 많은 자당(Sucrose)의 갈변 반응응을 통해 원두가 갈색을 뜨게하고, 플레이버와 아로마 물질을 형성하며, 로스팅 후 대부분 소실된다. 

4. 탄수화물은 커피 성분 중 가장 많은 비중을 차지한다. 탄수화물 중 가장 많은 다당류는 대부분 불용성으로 세포벽을 이루는 셀루로스와 헤미셀룰로스를 구성한다.

5. 지질은 생두 내부뿐만 아니라 표면에도 왁스 형태로 소량 존재하며 열에 안정적이어서 로스팅에 따라 큰 변화를 보이지 않는다. 커피 안에 들어 있는 지질은 대부분 크리글리세이드 형태이며 그 밖에 지방산, 디테르펜, 토코페롤, 스테롤 등으로 존재한다.

6. 단백질은 펩타이드(Peptide), 유리아미노산(Freeamino acid)등을 포함하며 그 중 유리아미노산은 로스팅 진행에 따라 급속히 소실되고 단당류와 반응해서 멜라노이딘과 향기 성분으로 바뀐다. 

7. 유기산 성분은 아로마와 커피추출액의 쓴맛과도 관련이 있다. 시트르산(Citric acid), 말산(Malic acid), 아세트산(Acetic acid), 타타르산(Tartaric aicd) 등이 있다.

8. 클로로겐산(Chlorogenic acid)은 유기산 중 가장 많은 성분이다. 플리페놀 형태의 페놀화합물에 속하며 로스팅에 따라 클로로겐산의 양은 감소하는데, 분해되면 퀸산과 카페산으로 바뀌며 둘다 떫은 맛을 낸다. 일반적으로 아라비카 보다 로부스타에 더 많이 함유되어 있다.

9. 카페인은 승화온도가 178℃로 비교적 열에 안정적이다. 로스팅을 하면 일부가 승화되어 소실되지만 로스팅에 따른 중량 손실로 인해 원두에서 차지하는 비중은 큰 변화를 보이지 않는다. 카페인의 쓴맛은 전체 커피 쓴맛의 10% 정도이다.

10. 트리고넬린은 카페인의 약 25% 정도의 쓴맛을 낸다. 열에 불안정 하기 때문에 로스팅에 따라 급속히 감소한다.

11.  커피에 함유되고 있는 무기질 중 칼륨이 약 40%로 가장 많고, 그 밖에 인(P), 칼슘(Ca), 망간(Mn), 나트륨(Na) 등이 존재한다.

12. 휘발성 화합물은 아라비카가 로부스타 보다 더 많이 함유하고 있으며, 로스팅이 진행되면서 풀시티 로스트까지는 증가하지만 프렌치, 이탈리안 로스트에 이르면 오히려 감소한다. 

13. 커피의 갈변 반응에는 캐러멜화, 마이야르 반응, 클로로겐산에 의한 갈변이 있다. 생두의 자당이 가열되면서 열분해 또는 산화과정을 거쳐 캐러멜로 변한다. 마이야르 반응으로 만들어진 멜라노이딘으로 의해 커피가 갈색을 띤다. 

14. 카페인은 생두와 나뭇잎에만 존재한다.