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레포트 | 삼투 증발법으로 농축한 커피 추출물의 품질 평가
날짜
2018-04-04 17:17:56
조회
317

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삼투 증발법으로 농축한 커피 추출물의 품질 평가

 

원제 : Evaluation of the quality of coffee extracts concentrated by osmotic evaporation (2018)

 

저자 : Alexandre Paiva, Karen Ranocchia, Marisa Marques, Marco Gomes da Silva, Vitor Alves, Isabel Coelhoso, Pedro Simões

 

요약 :

  상용 음료 농축은 수송, 보관, 포장, 유지비를 줄이는 데 매우 중요하다. 삼투 증발(osmotic evaporation)법은 고온을 적용할 때 일어날 수 있는 색상, 향미 손실을 피할 수 있기에 음료 농축에 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는, 커피 추출물 수용액을 중공사막을 사용하여 삼투 증발 처리하였다. 이렇게 처리한 커피 샘플은 장기간에 걸쳐 항산화 활동성(DPPH, FRAP)과 항산화 성분량(고효율 액체 크로마토그래피) 을 측정하였다. 전체 농축 과정 중의 커피 향 속성과 pH 변화 또한 연구하였다. 4시간 작업 후 커피 추출물의 총 고형분 농도는 30.7g/L 에서 123.7g/L 로 증가하였으며 전체 고형분 중 항산화 활동성과 항산화 성분의 무게비는 일정하였다. pH 분석 결과 삼투 증발법은 pH 에 전혀 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 보관 온도가 농축 용액에 미치는 영향에 대해서는 pH 에 대해 측정했는데, 그 값은 처음 5.6 에서 4도 보관시 5.2, 실온 보관시 4.9 로 변했다. 마지막으로, 작업 전과 후의 향 프로필을 기체 크로마토그래피/질량 분광법으로 조사하였다. 그 결과, 삼투 증발 과정 중 향 성분의 손실량은 유의하지 않은 것으로 나타났다. 휘발성 물질의 전체 고점 중 64-69% 에 해당하는 13개 성분 중, 2개 성분만이 농축 과정 중 유의한 손실을 입은 것으로 나타났다. 

 

해석 :

 

 

 

 

주요 내용 :

 - 산화 스트레스에 대하여 :

  세포의 에너지 생성 과정에서 물로 전환되지 않아 불안정한 상태로 남아 있는 초과산화물(O2-, 활성 산소)이 체내 세포에 산화반응(전자를 뺏음)을 일으켜 세포와 조직기능에 손상을 입히는 것.

  항산화 성분은 체내 세포보다 먼저 산화되면서 활성 산소를 제거하여 세포와 조직을 보호함. 커피의 페놀 화합물은 상당한 항산화 기능이 있는 것으로 알려져 있으며, 이에 따라 커피의 약리 작용으로 카페인의 정신적 효과, 클로로겐산류 등이 나타내는 당뇨, 천식, 알콜성 간경변, 결장암, 알츠하이머, 파킨슨 병 등에 대한 생리적 보호 효과 외에 페놀 화합물에 의한 항산화 효과가 최근 부각되고 있음.

 

 - 커피액 농축 기법에 대하여 :

  주요 농축 기법으로서 증발법과 동결 농축법이 있음. 증발법은 열을 가하여 수분을 날리는 방식으로서 열에 의한 손실 문제가 있었고 이에 대한 대책으로 물의 끓는점을 내릴 수 있는 진공(저압) 기술이 가미되었으나, 이로 인해 에너지 소모량이 커졌음. 동결 농축법은 추출액을 얼린 다음 물을 승화시켜 제거하는 방식으로서 제품의 고유 특성을 보존하는 데에는 가장 좋은 것으로 여겨지지만 공정이 복잡하고 상당한 자본을 필요로 함.

  막 투과 방식에서는 역삼투압, 막 증류, 삼투 증발법을 농축에 적용할 수 있음. 역삼투압은 물과 추출액 사이 물 분자가 통과할 수 있는 막을 두고 추출액에 인위적으로 압력을 가하여 추출액의 수분이 물로 이동하도록 하는 방식으로서, 실온에서 적용할 수 있어 에너지 소모량이 적으나 현존 기술로는 가할 수 있는 압력 한계 때문에 농도를 30% 까지만 올릴 수 있음. 막 증류법은 추출액과 물 사이 온도차가 날 경우, 온도가 높은 쪽의 증기압이 높은 (증발이 잘 됨) 점을 이용하여 고온의 추출액에서 저온의 물 쪽으로 증기가 이동하도록 하는 방식으로서 열 손실 문제와 효율성 문제가 있음. 삼투 증발법은 추출액보다 농도가 더 높은 용액을 사용하여 추출액의 수분이 고농도 용액으로 이동하도록 하는 방식으로 추출액에 열이나 압력을 가할 필요가 없음. 

 

 - 실험 결과에 대하여 :

  삼투 증발법은 커피액의 농도를 4배 높일 수 있었음 (추출액 흐름 속도는 7 x 10-8 m3/m2 s) 질량 이동은 전체 농축 과정에서 일정하게 나타남.

  고형분 기준, 농축액의 항산화 성능과 항산화 성분 함량은 유지.

  12일간 보관한 경우 pH 는 소폭 감소. 4도 보관시는 최적 범위 내를 유지했으나 실온 보관시는 최적 범위를 넘어섬

  디하이드로-2-메틸-3-푸라논, 2-에틸-메틸-피라진 동소체, 메틸-피라진은 유의한 감소, 이들은 nutty/bready 향을 나타내는 물질임; 3-에틸-2,5-디메틸-피라진(초콜렛 향), 2-푸란메타놀, 5-메틸-2-푸르푸랄, 벤잘데히드(이상 nutty ) 는 농축; 최종 향미 변화에 대해서는 전문 평가 패널의 관능 평가가 필요하다고 언급

 

인용 (MLA) :

 Paiva, Alexandre, et al. "Evaluation of the quality of coffee extracts concentrated by osmotic evaporation." Journal of Food Engineering 222 (2018): 178-184.

 

 링크 :

 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0260877417304934

 

 

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