KR101817151B1

KR101817151B1 - 신속 발효커피 제조방법 및 그 발효커피

Info

Publication number: KR101817151B1
Application number: KR1020170055854A
Authority: KR
Inventors: 오태경; 박다운
Original assignee: (주)브루빈
Priority date: 2017-05-01
Filing date: 2017-05-01
Publication date: 2018-01-11

Abstract

본 발명은 커피원두의 발효공정을 통하여 카페인이 저감되고 향미가 풍부하게 증진되면서 품질이 향상된 발효커피를 제조하는데 있어서, 유산균수 1.0⁹cfu/ml 이상 수준으로 배양하여 구성하는 벌크발효액 제조단계와, 벌크발효액을 커피생두에 일정비율로 혼합하는 벌크발효액 혼합단계와, 커피생두가 충분히 수화되면서 pH5.2이하로 발효되는 생두발효단계와, 발효생두를 함수량 10중량%(w/w%)이하로 건조하여 로스팅하는 로스팅 단계와, 일정 크기로 커피원두를 분쇄하여 가용성분을 물 추출하는 추출단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 신속 발효커피 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 발효공정을 빠르고 용이하게 실행하여 비용절감과 산업이용성을 높일 수 있도록 발효소요시간을 현격하게 단축시킬 수 있고, 또한 균일한 품질을 용이하게 유지할 수 있는 신속 발효커피 제조방법 및 발효커피 제품을 제공하여줄 수 있다.
또한, 본 발명은 수화 팽윤 및 발효공정을 통합하여 진행함으로써 발효시간을 현격하게 단축시켜줄 수 있으며, 벌크발효액의 사용을 통해 표준화된 제품을 용이하고 저비용으로 대량생산할 수 있는 효과가 있다.

Description

신속 발효커피 제조방법 및 그 발효커피{The process of fast fermented coffee and its products}

본 발명은 특정 유산균주 등 유용 미생물을 이용한 발효커피의 제조에 있어서, 커피의 고유 영양성분의 손실이 없으면서도 카페인함량 저감, 항산화효과 및 관능품질의 향상 등 발효커피가 갖는 장점들을 나타낼 수 있고 특히, 발효공정을 비교적 공정이 간단하고 단시간에 가능하게 하여 산업적으로 적용이 용이하도록 할 수 있는 신속 발효커피 제조방법 및 그 제품에 관한 것이다.

커피는 원두의 종류 및 가공방법에 따라 그리고 브랜드마다 미묘한 맛 차이 때문에 같은 커피에 대한 평가도 다양한 결과를 가져오기도 한다. 커피원두(coffee bean)의 품질평가는 커피가 생산되는 나라마다 규격이 다르고 매우 다양한 원두가 생산되고 있어 전문성이 요구되는 분야이기도 하다. 커피생두의 가공 시 균일한 품질의 원두 확보가 어렵게 되면 최종제품의 품질이 고르지 못하게 될 수도 있다. 때문에 가공공정에서 품질을 균일하게 하기 위한 공정은 매우 중요하며, 특히 발효커피의 생산에서 균일한 품질확보를 위한 발효기술이 시급하게 요구되고 있다.

커피(coffee)는 커피나무에서 수확한 커피체리로부터 원두(coffee bean)를 생산하고, 이를 일정시간 동안 가열하여 볶은 뒤 적정 크기로 분쇄하고, 물을 이용하여 가용성분을 추출해낸 음료이다. 커피는 에티오피아 원주민의 전투식량 또는 수도사들의 각성제 등으로 사용되기도 하였으며, 인류가 물 다음으로 가장 많이 마시는 음료로서 전 세계에서 하루 소비되는 커피는 약 25억잔 정도로 알려진다. 커피의 특정성분인 카페인에 관한 연구에 의하면, 기초대사량을 올려서 심장이나 신경계를 자극할 수 있으므로 심장병환자는 유의해야할 필요가 있으며, 또한 인체의 칼슘성분의 흡수를 방해하여 골다공증에도 좋지 못한 영향을 미칠 수 있고, 개인에 따라서는 과다하게 음용할 경우 수면장애 등도 유발 할 수 있는 것으로 알려져 있다. 한편, 커피 생두를 발효하면 카페인함량을 저감시키면서도 향미의 증진 등 기호성을 향상시켜주는 것으로 알려지고 있다.

발효커피의 일종인 코피루왁(Kopi Luwak)은 인도네시아어로 ‘루왁커피’라고 하는데, 이것은 ‘사향고양이' 커피를 말한다. 즉, 커피체리를 사향고양이가 섭취하여 과육부분을 소화시키고 남은 커피열매를 장내 미생물로 발효시켜 배설한 것인데, 이것을 세척하여 건조시켜 로스팅(roasting)한 사향고양이 커피를 말하는 것이다. 이 루왁커피는 희소성이 있으며 장내 미생물 발효에 의해 독특한 향미를 나타내어 한잔의 가격이 수 만 원대 수준으로 비싼 고가의 커피로 이용되어 일반화에 어려움이 있으며, 이를 해결하기 위해 다양한 형태의 발효커피 제조방법들이 제시되고 있다.

커피를 발효시키는 종래 방법으로서 커피에 직접적으로 가공용 효소를 사용하는 방법들이 일본과 미국의 사례에서 알려지고 있지만 고품질의 커피를 제조하는데 적합하지 못한 것으로 평가되고 있다. 최근에 등록된 국내특허인 '김치유산균으로 발효된 숙면 발효커피 및 그 제조방법(등록번호 10-1014871호)'은 김치유산균으로 20∼40℃에서 10∼30시간 발효시켜 저농도의 카페인을 함유하고 발효 전 커피 생두에 함유된 가바(GABA, γ-aminobutyric acid)에 비해 고농도의 가바를 함유하는 김치유산균 발효 숙면커피를 제조하는 방법이다. 이는 발효 시간이 길어 가용성 고형분이 침출되어 커피 본래의 맛을 저감시킬 수 있으며, 산업적으로는 많은 양을 처리 시 시간이 많이 걸려 경제성의 문제가 발생할 수 있는 단점이 있다. 또한, 커피 생두를 물에 불린 후에 멸균하는 단계가 있는데, 이 공정은 로스팅 시 일어나야 하는 물리, 화학적 변화를 미리 일으킴으로써 커피의 품질이 저하되고, 커피 본래의 맛을 완전히 떨어뜨리는 단점이 있다. 또한, 한국공개번호 제10-2013-0044284호는 청국장균을 이용하여 커피생두를 발효한 후에 추출하여 인스턴트커피를 만드는 방법이 개시되어 있는데 삶은 대두와 커피콩을 섞어 발효하는 방식이기 때문에 후 공정에서 이를 분리하는데 번거로움으로 산업적 이용 가치가 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 식물성 유산균을 이용한 카페인이 저감된 발효커피 제조방법 (한국특허등록 제10-1298557호)이 공개되어 있는데 이는 식물성 유산균으로 커피 생두를 발효시키는데 있어서 과일농축액을 가수량의 1~10%(v/w)첨가하여 발효시키는 것으로서, 발효 전 커피생두에 일정량의 수분을 가하여 흡수시킨 후 다음 공정으로 미생물을 첨가하여 발효시키는 공정은 종래의 기술들과 유사하다.

발효공정을 빠르고 용이하게 실행하여 비용절감과 산업이용성을 높일 수 있도록 발효소요시간을 현격하게 단축시킬 수 있는 커피생두의 발효공정에 관한 기술은 아직 제시되지 못하였다.

[문헌1] 한국특허등록 제10-1014871호

[문헌2] 한국 공개특허 10-2013-0044284호

[문헌3] 한국특허등록 제10-1298557호

본 발명은 커피원두의 발효공정을 통하여 카페인이 저감되고 향미가 풍부하게 증진되면서 품질이 향상된 발효커피를 제조하는데 있어서, 발효공정을 빠르고 용이하게 실행하여 비용절감과 산업이용성을 높일 수 있도록 발효소요시간을 현격하게 단축시킬 수 있고, 또한 균일한 품질을 용이하게 유지할 수 있는 신속 발효커피 제조방법에 관한 것이다. 종래의 발효커피는 동물 즉, 사향고양이를 이용하거나 일반적인 발효방법 즉, 대상식품에 일정량의 수분과 함께 일정농도의 미생물을 스타터로 접종하고 적정온도에서 일정시간 동안 증균 및 발효작용을 진행하여 제조하고 있다. 이러한 종래의 발효커피는 발효에 소요되는 시간이 많이 걸리고 또한 발효조건에 따른 품질변화가 상이하여 균일한 품질을 유지하기에 어려움이 있는 등 산업적인 대량생산을 하는데 적합하지 못하여 가격이 비싸고 대중화하기 어려운 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 커피생두를 일정비율의 수분과 발효미생물 및 발효산물의 혼합으로 구성된 벌크발효액에 직접 혼합하여 발효시킴으로써, 발효생두의 수화뿐만 아니라 발효작용이 동시에 빠르게 진행될 수 있도록 벌크발효액 혼합방법을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 발효커피의 제조방법에 관한 것이다. 즉, 본 발명의 상기 벌크발효액은 유청분말 1내지 10중량%(w/w%), 효모추출물분말 0.5내지 1.5중량%(w/w%)를 포함하는 영양성분을 88.5내지 96.5중량%(w/w%)의 증류수에 용해하여 제조 후 멸균처리하고, 멸균처리액의 0.002중량%(w/w%)의 유산균스타터 및 유당분해효소를 각각 첨가하고 35내지 43℃에서 일정시간 동안 배양한 것이 사용될 수 있으며, 적정산도 0.6내지 1.5% 수준, 유산균수 1.0⁹cfu/ml 이상 수준으로 배양된 것을 원료로 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 벌크발효액을 커피생두에 일정비율로 혼합하는 벌크발효액 혼합단계와, 커피생두가 충분히 수화되면서 pH5.2이하 수준으로 발효되는 생두발효단계와, 함수량 10중량%이하로 건조시킨 후 일정 수준으로 로스팅하는 건조 및 로스팅 단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 신속 발효커피 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에서 발효미생물은 장내세균으로부터 분리한 통성혐기성 유산균으로 구성하는 것이 바람직하며, 벌크발효액은 유산균뿐만 아니라 젖산, 효소 등을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 벌크발효액의 구성에는 일정비율의 천연향료 또는 과일성분 등을 혼합할 수 있음은 자명하며, 이때 벌크발효액을 만들기 위한 배양액은 과일성분 등에 의해 pH가 산성으로 변화될 수 있는데, 이 배양액은 탄산나트륨을 이용하여 중성 수준으로 중화시키는 공정이 포함되어 구성된다.

종래의 기술에 따르면 커피생두(Green bean)를 이용하여 발효를 실시할 경우는 조직연화 및 팽윤작업 후 또는 수침발효 후 건조를 위해 수분을 제거하게 되는데, 수분 또는 물기를 제거하는 단계에서 용수 중에 용출된 커피유래 가용성분들의 손실이 발생된다.

본 발명은 발효공정 중 미생물의 작용이 잘 이루어지도록 연화시키는 수화공정을 구분하여 진행하지 않고 벌크발효액을 사용하여 동시에 수화와 발효를 진행하는 것으로서, 수화에 소요되는 시간을 단축할 수 있고, 공정을 단순화시켜주며, 불림 또는 수화 후 물기를 제거하는 단계에서 발생할 수 있는 가용성분의 소실 등을 예방하여 줄 수 있는 장점이 있다.

특히, 수화 및 발효공정을 통합하여 진행함으로써 발효시간을 현격하게 단축시켜줄 수 있으며, 벌크발효액의 사용을 통해 표준화된 제품을 용이하고 저비용으로 대량생산할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 발효커피생두의 제조과정을 도시한 공정도.
도 2는 본 발명에 의한 발효커피의 카페인 분석을 위한 표준선 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 발효커피의 관능검사 평가도.

본 발명은 발효커피 제조에 있어서, 미생물수 1.0 ×10⁹cfu/ml 이상 수준으로 발효미생물을 액체 배양하여 구성하는 벌크발효액 제조단계와, 상기 벌크발효액을 커피생두에 일정비율로 혼합하는 벌크발효액 혼합단계와, 커피생두의 수화 팽윤이 일어나면서 발효가 동시에 진행되는 생두발효단계와, 발효생두를 함수량 10중량%(w/w%)이하로 건조하여 로스팅하는 로스팅단계와, 일정 크기로 커피원두를 분쇄하여 가용성분을 물추출하는 추출단계를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 신속 발효커피 제조방법 및 그 발효커피 제품에 관한 것이다.

커피는 커피생두(green bean)를 로스팅 공정 등을 통해 가공하고, 가용성분을 음용수로 추출하여 그 추출성분을 음료로 이용하는 식품이다. 발효미생물의 생장을 위해서는 일정수준 이상의 수분이 있어야 하므로, 종래 발효커피 제조를 위해서는 커피생두 조직의 수화 및 팽윤을 위해 수 십분 내지 수 시간 동안 용수에 침지하는 공정이 실시되어 왔는데, 이러한 발효공정의 진행에서 팽윤에 필요한 수분량 이상의 과다한 용수를 사용하여 침지할 경우 가용성분이 외부로 용출되어 커피 고유 유용성분의 손실을 초래할 수 있으며, 이는 커피원두 원료 본래의 식품성분들을 유지하지 못하는 품질저하를 가져올 수 있다. 충분히 팽윤에 필요한 적정량의 용수만을 가하여 팽윤시키면 잉여되는 수분이 없이 전량 커피생두에 흡수될 수 있으므로 가용성분의 용출에 따른 손실을 예방하여줄 수 있다.

발효에 의한 작용은 미생물이 발효액 중에서 증식 성장하면서 만들어 내는 대사산물, 산, 효소 등의 작용에 의하여 이화학적인 분해 또는 생합성 반응이 진행되는 것이다. 배양액과 같은 유기물질을 이용하여 발효된 발효액 중에는 미생물뿐만 아니라 일정수준 이상의 효소 등 대사산물이 존재하게 되는데, 이러한 발효액을 식품 등 발효시키고자 하는 대상물에 반응시키면 스타터로 미생물을 첨가하여 증식시키면서 발효시키는 일반적인 방법에 비하여 현격하게 신속한 발효작용을 가능하게 해줄 수 있다.

상기 벌크발효액은 유청분말(whey powder) 1내지 10중량%(w/w%), 효모추출물 분말 0.5내지 1.5중량%(w/w%)를 포함하는 영양성분을 88.5내지 96.5중량%(w/w%)의 증류수에 용해하고 멸균처리하여 영양배지를 만들고, 다음 공정으로 상기 영양배지에 0.002중량%(w/w%)의 유산균스타터와 유당분해효소(lactase)를 각각 첨가하여 35내지 43℃에서 6내지 15시간 동안 배양하여 구성될 수 있으며, pH는 pH3.50내지 pH4.70, 적정산도는 젖산으로서 0.6%내지 1.5%와, 유산균수는 1.0 ×10⁹cfu/ml이상으로 구성되는 것이 바람직하다.

상기 벌크발효액은 상기 벌크발효액 혼합단계 이전에 다량 제조되어 이용되는 것이 바람직하며, 이러한 구성을 통하면 1번의 상기 벌크발효액 제조단계를 통해 만들어진 다량의 벌크발효액으로 여러 번의 상기 벌크발효액 혼합단계를 진행할 수 있게 하여 표준화된 발효커피를 용이하고 신속하게 제조하여줄 수 있다.

상기 유청분말은 상기 영양배지의 1내지 10중량%(w/w%), 더욱 바람직하게는 2내지 3중량%(w/w%) 포함하여 구성되며, 일반적인 밀크유래 유청단백질을 주성분으로 하는 유청분말이 적용될 수 있고, 영양적으로 유사한 수준의 유청액 또는 탈염유청분말이 적용될 수 있음은 자명하다.

상기 효모추출물 분말은 일반적인 미생물 생장용 효모추출물 분말이 적용될 수 있다.

상기 유당분해효소는 유청분말 중의 유당 성분을 분해하여 미생물 생장 시 이용성을 높여주기 위한 것으로 일반적인 유당분해효소가 선택적으로 적용될 수 있다.

상기 벌크발효액의 제조를 위한 영양배지의 조성에는 상기 조성물을 포함하여 일정비율의 탄소원, 무기질 및 비타민류를 선택적으로 추가하여 포함시킬 수 있음은 자명하다.

상기 발효유산균은 일반적인 DVS(Direct Vat Set)형태의 상업용 균주 또는 프로바이오틱 활성을 갖는 분리유산균이 적용될 수 있다. 상기 분리유산균은 유아분변에서 분리한 프로바이오틱 유산균으로서 고온발효 유산균이면서 통성혐기성인 락토바실러스 가세리 3B2(Lactobacillus gasseri 3B2, 수탁번호 KCCM11238P), 또는 락토바실러스 플란타룸 SFB1(Lactobacillus plantarum SFB1, 수탁번호 KCCM11237P)이 이용될 수 있다.

본 발명의 상기 벌크발효액 혼합단계는 깨끗하게 선별된 커피생두(green bean)에 상기 벌크발효액을 0.9내지 1.4배 중량(w/w)을 혼합하여 구성된다. 더욱 바람직하게는 커피생두의 1.0내지 1.2배 중량(w/w)의 벌크발효액을 혼합하여 구성될 수 있다. 일반적으로 로스팅에 사용되는 커피생두의 함수량은 10내지 15중량%(w/w%)를 보이는데, 여기에 충분량의 물을 가하여 20내지 50℃에서 팽윤시킬 경우 1내지 3시간 동안에 0.9내지 1.4배 중량(w/w)의 수분을 흡수하면서 충분한 팽윤이 일어난다.

본 발명의 상기 커피생두 팽윤 및 발효단계는 상기 벌크발효액 혼합단계에 의한 커피생두를 35내지 43℃에서 혐기적 또는 호기적 조건으로 1시간 내지 3시간 동안 팽윤 및 발효시켜 구성된다. 팽윤 및 발효단계의 구성은 진행 중에 1내지 10분 간격으로 상하로 교반하여 발효액이 골고루 전달되도록 하는 상하교반 공정을 포함하여 구성하는 것이 바람직하다. 이 단계를 통하여 커피생두는 수화작용과 함께 1.5내지 2.5배 부피(v/v)의 팽윤이 진행되면서 동시에 발효반응이 일어나게 되며, 발효단계 후 발효커피원두는 pH3.5내지 pH5.2, 적정산도 0.6내지 1.5%와 유산균수 1.0 ×10⁹cfu/g이상 수준으로 구성될 수 있다.

본 발명의 상기 로스팅 단계는 발효생두를 50내지 70℃에서 열풍건조하여 함수량 10중량%(w/w%)이하 수준으로 건조시킨 다음, 아그트론(Agtron)색상 값 수치상 25내지 70수준으로 로스팅하여 구성될 수 있다. 로스팅 온도는 일반적인 방법에 따라 110내지 230℃범위로 구성될 수 있다.

본 발명의 상기 추출단계는 상기와 같이 로스팅한 발효커피 원두를 일반적인 방법에 따라 일정 크기로 분쇄하고 적정량의 10℃이하 냉수 또는 80내지 95℃의 열수를 가하여 일정시간 동안 가용성분을 추출하여 구성된다.

상기 단계에 따른 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같으며, 분석의 결과 값은 3반복 실시 후 평균값으로 표시하였다.

<실시예 1> 커피생두의 최적 수화 팽윤조건 설정

본 발명의 실험에서 사용한 커피원료는 브라질 아라비카 산토스 NY 3/4(SCREEN 14/16 SS) 커피생두(Green bean)를 사용하였다.

수분함량은 정밀히 칭량된 시료 1 g 내외를 적외선 수분측정기(Ohaus MB-45, Switzerland)를 이용하여 건조법으로 측정하였으며, 시료를 적외선램프로 가열하여 건조시킨 후 그 건조감량을 수분함량(%)으로 환산하였다.

일반적으로 로스팅을 할 수 있도록 가공된 커피생두(green bean)의 수분함량은 10내지 15중량%(w/w%)로서 미생물 특히, 유산균의 발효작용을 용이하게 하기 위해서는 수분공급 및 조직 연화를 위한 충분한 수화 및 팽윤이 필요하다.

본 발명에 사용된 커피생두(Green bean)의 수분함량은 10.5중량%(w/w%)이었으며, 2배중량(w/w)의 40℃용수를 가하여 더 이상 불어나지 않는 최대 팽윤시간을 측정한 결과 약 1시간 30분내지 2시간 30분이 소요되었다. 최대 팽윤된 커피생두를 용수와 분리하고 잔량을 계량하여 팽윤에 흡수된 물량을 확인한 결과, 커피생두의 중량대비 90중량%내지 140중량%(w/w%)의 물을 흡수하였다. 또한 팽윤된 커피생두의 수분함량을 측정한 결과 50내지 70중량%(w/w%)를 보였다. 즉, 본 발명에서는 커피생두의 최대 팽윤을 위해 필요한 가수량이 커피생두의 90중량%내지 140중량%(w/w%)범위인 것을 적용하여 이 비율을 벌크스타터 사용량으로 설정하였다.

<실시예 2> 유산균 선별 및 벌크스타터 제조

본 발명에서는 고품질의 발효커피를 제조할 수 있는 발효미생물을 탐색하였으며, 상업균주와 유아분변에서 분리한 유산균을 이용하여 사전 예비실험을 진행하고 적용가능성을 확인하였다. 상업균주(XPL1)는 락토코커스 락티스 크레모리스, 락토코커스 락티스, 락토코커스 락티스 디아세틸락티스와 스트렙토코커스 서모필러스로 조성된 것을 사용하여 실험하였으며, 또한 유아분변에서 분리하고 동정하여 확인한 프로바이오틱 유산균으로서 고온발효균 이면서 통성혐기성인 락토바실러스 가세리 3B2(Lactobacillus gasseri 3B2, 수탁번호 KCCM11238P)와 락토바실러스 플란타룸 SFB1(Lactobacillus plantarum SFB1, 수탁번호 KCCM11237P)을 사용하여 일반적인 방법으로 발효커피를 제조하고 사전 관능테스트를 통해 분리 유산균의 우수성을 확인하였으며, 적용 가능성을 확인한 상업균주(XPL1) 1종과 분리 유산균 2종을 본 발명의 발효미생물 스타터로 사용하였다.

본 발명의 벌크스타터는 유청분말(whey powder) 2내지 3중량%(w/w%), 효모추출물 분말 0.5내지 1.5중량%(w/w%)를 포함하는 영양성분을 95.5내지 97.5중량%(w/w%)의 증류수에 용해하고 멸균처리하여 영양배지를 만들고, 상기 영양배지에 0.002중량%(w/w%)의 유산균스타터와 유당분해효소(lactase)를 각각 첨가하여 35℃에서 15시간동안 또는 42℃에서 10시간 동안 배양하여 구성하였다. 상기 유산균 스타터는 동결건조된 상태의 것을 0.002중량%(w/w%) 첨가하여 사용하였고, 각 분석 값은 3반복 실험한 결과의 평균값으로 표시하였으며, 유산균 스타터별로 배양된 벌크스타터의 유산균수 및 특성은 표1과 같다.

적정산도는 젖산으로서 산도(%)=NaOH적정량)/(시료중량(9g))의 식을 사용하여 측정하였다.

유산균 종류	온도 및 발효시간	유산균수(cfu/ml)	적정산도(%)	pH
XPL1	35℃, 15hr	3.5 ×10¹⁰	1.2	4.10
3B2	42℃, 10hr	2.6 ×10¹⁰	1.2	3.82
SFB1	42℃, 10hr	8.5 ×10⁹	1.3	3.79

XPL1 : Mixed Lactic acid bacteria(XPL 1)

3B2 : Lactobacillus gasseri 3B2(KCCM11238P)

SFB1 : Lactobacillus plantarum SFB1(KCCM11237P)

<실시예 3> 생두의 발효조건 설정, 팽윤 및 발효

커피생두의 발효 실험은 발효하지 않은 생두를 대조구(Control)로 하였으며, 상기 실시예 2에서 제조된 3종의 벌크스타터를 생두에 110중량%(w/w%) 비율로 혼합하고, 상업균주인 XPL1을 이용한 벌크스타터의 경우는 35℃의 중온에서 3시간, 그리고 분리유산균 2종은 42℃의 고온에서 각각 1시간30분 동안 상하로 교반하면서 팽윤 및 발효를 진행하였다. 유산균수의 측정은 10배 희석법으로 희석한 후 유산균 측정용 BCP고체배지를 이용하여 측정하였고, 커피생두의 발효 후 발효커피생두 중의 유산균수 및 pH는 표 2와 같이 나타났다.

벌크 스타터		발효시간 및 온도	유산균수(cfu/g)	pH
Control		-	-	6.40
유산균 종류	XPL1	35℃, 3hr	2.5 ×10⁹	5.22
	3B2	42℃, 1.5hr	4.2 ×10⁹	4.72
	SFB1	42℃, 1.5hr	5.3 ×10⁹	4.68

XPL1 : Mixed Lactic acid bacteria(XPL 1)

3B2 : Lactobacillus gasseri 3B2(KCCM11238P)

SFB1 : Lactobacillus plantarum SFB1(KCCM11237P)

<실시예 4> 건조, 로스팅 및 에스프레소 추출

상기 실시예 3에 의해 발효된 커피생두는 55내지 60℃에서 열풍건조로 건조하여 함수량 9.5내지 10.0중량%(w/w%) 수준으로 건조시켜 로스팅용으로 사용하였으며, 로스팅 종료 후 커피원두의 수분함량은 1.4내지 1.5중량%(w/w%)를 보였다. 일반적으로 로스팅은 8단계 분류법 및 SCAA기준의 분류법에 따른 아그트론(Agtron)색상 값의 수치상 25내지 70수준으로 이루어지는데, 본 발명에서는 투입온도와 배출온도를 일정하게 설정하고 25(이탈리안)내지 35(프렌치)수준으로 아래 표 3과 같이 로스팅하여 구성하였다.

벌크 스타터		로스팅 온도(℃)		로스팅 시간	색도 값(Agtron))
벌크 스타터		투입온도	배출온도	로스팅 시간	색도 값(Agtron))
Control		190	227	9분35초	28.71(프렌치~이탈리안)
유산균 종류	XPL1	190	227	14분40초	36.76(프렌치)
	3B2	190	227	13분40초	28.01(프렌치~이탈리안)
	SFB1	190	227	11분35초	25.26(이탈리안)

XPL1 : Mixed Lactic acid bacteria(XPL 1)

3B2 : Lactobacillus gasseri 3B2(KCCM11238P)

SFB1 : Lactobacillus plantarum SFB1(KCCM11237P)

본 발명에 의한 상기 추출단계는 상기와 같이 발효커피 생두를 로스팅한 후 발효커피 원두(coffee bean)를 2내지 5mm수준의 일정 크기로 분쇄하고, 동일하게 6배수량(w/w)의 95℃의 열수를 가하여 17내지 20분 동안 침지시켜 융드립 방식으로 가용성분을 추출하여 구성하였다. 본 발명에 따른 시료별 추출액의 특성은 표 4와 같다.

한편, 상기 실시예 1에서 팽윤조건 설정을 위해 수침공정으로 팽윤시킨 후 잔여수분 및 물기를 제거한 시료로 일반적인 발효공정을 진행하여 발효커피를 제조한 경우 추출액의 당도는 2.69내지 3.28 브릭스(°의 수준을 보였는데, 상기 결과와 같이 본 발명에 따른 발효커피 추출액에서는 발효공정을 진행하지 않은 일반커피의 추출액과 유사한 수준의 당도를 보여 종래 방법에 의한 발효커피 보다 현격하게 높은 당도를 나타내었다.

구 분		추출수 온도(℃)	추출액 pH	추출액 당도(°
Control		95	5.74	4.47
유산균 종류	XPL1	95	5.40	4.43
	3B2	95	5.28	4.28
	SFB1	95	5.35	4.31

XPL1 : Mixed Lactic acid bacteria(XPL 1)

3B2 : Lactobacillus gasseri 3B2(KCCM11238P)

SFB1 : Lactobacillus plantarum SFB1(KCCM11237P)

<실시예 5> 추출액의 카페인함량 분석 및 항산화활성 측정

카페인은 xanthine 유도체 중의 하나로 인체 내 신경 전달체계를 자극하여 각성, 강심 및 이뇨작용 등의 생리활성효과와 함께 수면장애, 신경과민, 위장장애 등의 부정적인 영향에 대한 보고도 알려져 있다. 미생물에 의한 발효과정은 기질 내 많은 물질을 분해시켜 주고, 동시에 다양한 저분자 화합물이 새롭게 생성된다고 알려져 있다.

본 발명에 의한 발효커피 추출액의 카페인 함량 분석은 아래 표 5와 같은 조건으로 액체크로마토그래피를 이용하여 측정하였다. 로스팅한 발효커피 원두(Coffee bean)를 열수 추출하여 추출액 5ml를 역상계 카트리지에 분당 3~4 리터의 속도로 통과시킨 후 이동상 용액 15ml로 용출시킨 시료액을 시험용액으로 사용하여 측정하였다.

Items	Conditions
Instrument Column Detector Mobile phase Injection volume Flow rate Column temp	Waters, USA (Empower system) 250 mm ×4.6 mm, Capcell pak C18 PDA 메탄올 : 초산 : 물(20:1:79) 10 μL 1.0 mL/min 25℃

본 발명에 의한 각 시료별 카페인 함량은 표 6과 같이 발효공정을 통하여 전체적으로 유의적인 감소를 나타내었으며, 그 중에서 혼합 유산균을 이용한 중온발효 시료 보다는 분리유산균을 이용한 고온발효 시료에서의 감소효과가 높게 나타났으며, 락토바실러스 플랜타룸 SFB1(Lactobacillus plantarum SFB1(KCCM11237P))를 이용한 발효커피중의 카페인 감소 효과가 11.2%로 가장 크게 나타났다.

구 분	Caffeine(㎍/㎖)
구 분	Control	XPL1	3B2	SFB1
area	138674	77514	46196	92990
㎍/㎖	360.33	334.58	321.68	319.87

XPL1 : Mixed Lactic acid bacteria(XPL 1)

3B2 : Lactobacillus gasseri 3B2(KCCM11238P)

SFB1 : Lactobacillus plantarum SFB1(KCCM11237P)

발효커피 추출액의 항산화효과를 DPPH radical 소거능으로 측정하였다. 시료 100 μ와 에탄올에 녹인 100 μ의 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl(DPPH, sigma Chemical Co., St. Louis, MO, USA)용액 100 μ을 96 well-plate에 혼합하여 상온에서 30분간 반응시킨 후 분광광도계(Epoch, BioTek, USA)를 이용하여 517 nm의 영역에서 흡광도를 측정하였다. 라디칼 소거율(%)은 (1 - A sample / A blind) 의 식에 대입하여 계산되었으며, A sample은 시료와 DPPH용액과 혼합한 후 측정한 흡광도이며, A blind는 DPPH용액에 시료대신 증류수를 100 μ첨가하여 측정한 흡광도이다.

본 발명에 의한 발효커피원두를 이용한 커피추출액의 DPPH radical 소거능을 확인한 결과 표7과 같이 발효하지 않은 시료에 비하여 고온에서 유산균 발효한 시료에서 높게 변화되는 경향을 보였다. 배당체 형태의 항산화 활성 성분들은 당쇄 분해효소(glycoside hydrolase)에 의해 당이 제거될 경우 보다 높은 항산화활성을 나타내는 것으로 보고되어 있는데, 고온발효 유산균의 경우에 발효과정 중 보다 높은 긍정적인 반응으로 발효하지 않은 대조구에 비하여 11.1내지 12.5% 높게 향상된 결과를 보였다.

구 분		DPPH 라디칼 소거능(%)
구 분		80배 희석	100배 희석	150배 희석
Control		56.56 ±0.31	47.28 ±0.15	34.01 ±0.85
유산균 종류	XPL1	51.17 ±1.38	44.53 ±0.27	22.51 ±0.96
	3B2	62.85 ±0.53	50.90 ±0.00	24.81 ±0.55
	SFB1	64.61 ±1.10	55.15 ±0.70	45.51 ±0.31

XPL1 : Mixed Lactic acid bacteria(XPL 1)

3B2 : Lactobacillus gasseri 3B2(KCCM11238P)

SFB1 : Lactobacillus plantarum SFB1(KCCM11237P)

<실시예 6> 관능검사

본 발명에 의한 액상 발효커피의 맛 및 선호도에 대한 평가는 (주)서울에프엔비의 부설연구소 연구원 및 품질검사원 등 총 10명을 대상으로 5점 척도법에 따라 실시하였으며, 평가방법은 아래 표 8과 같이 실시하였다.

항목/평가점수	1	2	3	4	5
커피맛	아주약함	약함	보통	강함	아주강함
신맛	아주약함	약함	보통	강함	아주강함
쓴맛	아주약함	약함	보통	강함	아주강함
전체적인 선호도	아주나쁨	나쁨	보통	좋음	아주좋음
시료량	20ml/패널

본 발명에 의한 신속발효방법으로 액상 발효커피를 제조한 후 커피맛, 신맛, 쓴맛 및 전체적인 선호도에 대한 관능평가 결과는 아래 표 9와 같이 나타내었다. 표 9에서 보이는 것과 같이 발효하지 않은 대조구에서는 커피맛에 대한 기호도는 비교적 좋게 나타났으나 쓴맛에 대한 검사에서 비교적 강한 것으로 평가되었으며, 상업균주 및 분리 유산균인 락토바실러스 가세리 3B2(Lactobacillus gasseri 3B2, 수탁번호 KCCM11238P)와 락토바실러스 플란타룸 SFB1(Lactobacillus plantarum SFB1, 수탁번호 KCCM11237P)을 사용한 발효커피에서는 일반적인 발효커피의 관능검사 경향과 유사하게 신맛에 대한 검사에서 비교적 강하게 평가되었으며, 쓴맛은 약해지고 전체적인 기호도는 유사하거나 비교적 좋은 평가결과를 보였다.

구 분	Samples
발효커피	Control	XPL1	3B2	SFB1
커피맛	3.2	2.7	2.9	2.9
신맛	1.9	2	3	3
쓴맛	3.1	2.8	2.4	2.5
전체적인선호도	2.6	2.9	3	3.6

XPL1 : Mixed Lactic acid bacteria(XPL 1)

3B2 : Lactobacillus gasseri 3B2(KCCM11238P)

SFB1 : Lactobacillus plantarum SFB1(KCCM11237P)

상술한 바와 같이 본 발명은 벌크발효액 제조단계를 구성하여 발효커피를 제조함으로써, 커피 생두의 침지공정 없이 커피생두의 팽윤 및 발효를 동시에 한 개의 공정으로 진행할 수 있다. 이러한 공정을 통하여 발효에 소요되는 시간을 현격하게 단축시켜줄 수 있으며, 저비용으로 표준화된 발효커피를 산업적으로 용이하게 양산하여줄 수 있다.

또한, 종래 발효커피의 제조에서 팽윤을 위한 수침공정과 발효공정 후에는 건조를 위해서 팽윤에 사용되고 남은 잉여수분을 제거해야한다. 상기 남은 잉여수분을 제거해야하는 공정에서는 수침 중 용출된 가용성분의 손실이 다량 발생되었는데, 본 발명에서는 잉여수분의 제거 공정이 불필요하므로 가용성분의 손실 등이 발생되지 않는, 커피 고유의 성분을 그대로 함유하는 우수한 품질의 발효커피를 제공하여줄 수 있다.

Claims

발효커피에 있어서, 유청분말 2내지 3중량%(w/w%)을 포함하는 영양배지에 0.002중량%의 유당분해효소를 첨가하고 발효유산균으로 락토바실러스 가세리 3B2( Lactobacillus gasseri 3B2, (KCCM11238P))을 1.0 ×10⁹cfu/ml 이상으로 액체 배양하여 구성하는 벌크발효액 제조단계와; 상기 벌크발효액을 커피생두에 1.0내지 1.2배량(w/w) 혼합하여 전량 커피생두에 흡수시켜 가용성분의 용출에 따른 손실을 예방할 수 있도록 하는 벌크발효액 혼합단계와; 커피생두의 발효가 진행되는 생두발효단계와; 발효생두를 함수량 10중량%(w/w%)이하로 건조하여 로스팅하는 로스팅단계와; 일정 크기로 커피원두를 분쇄하고 가용성분을 6배수량(w/w)으로 융드립 방식의 물추출하여 추출액을 4.28내지 4.43브릭스로 구성하는 추출단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 신속 발효커피 제조방법.
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제1항의 방법에 의해 제조된 발효커피.