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레포트 | 전자 센서로 추출 온도에 따른 에스프레소 커피 속성을 판별하는 기술(2017)
날짜
2018-06-28 13:11:06
조회
437

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전자 센서로 추출 온도에 따른 에스프레소 커피 속성을 판별하는 기술(2017)

 

원제 : Application of electronic senses to characterize espresso coffees brewed with different thermal profile

 

저자 : Susanna Buratti, Simona Benedetti, Gabriella Giovanelli

 

요약 :

 온도 프로필을 유지, 상승, 하락시킬 수 있는 최신식 상용 에스프레소 머신으로 추출한 에스프레소의 관능 속성에 온도가 미치는 영향에 대해, 전자 센서를 사용하여 확인하였다. 추출한 에스프레소를 전자코, 전자혀, 전자눈 기기를 사용하여 향과 맛 지문을 찾아내고 거품의 외관 특성을 알아보았다. 물리화학적 분석을 진행하여 일반적인 에스프레소 성분의 추출율을 알아내고 이들 성분의 항산화력을 평가하고자 하였다. 전자 센서에 다변량 통계 분석 기능을 더한 결과, 온도에 따른 관능 속성 면에서 커피를 판별하고 특징을 훌륭히 찾아낼 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로, 추출 변수가 에스프레소의 관능 속성에 미치는 영향을 평가하는 데 전자 센서를 적용할 수 있고, 추출 조건을 최적화하는 데 유용한 도구로서 사용할 수 있다고 본다.  

 

내용 :

  에스프레소의 품질을 결정하는 요소는 다양하다. 저자는 이를 커피 관련 요소(품종, 로스팅 조건, 보관 조건), 물 요소, 추출 요소(물의 온도, 물의 압력, 커피의 분쇄 정도, 커피의 양, 커피와 물의 비, 커피 케잌 상부에 미치는 압력, 추출 시간) 로 묶고 있다. 이 중, 온도는 원두 내 향 성분(케톤, 알데히드, 피라진 등), 수용성 비휘발성 맛 성분(카페인, , 페놀 화합물, 당 등), 바디와 거품에 영향을 미치는 비수용성 성분(단백질, 다당류, 지질, 멜라노이딘 등) 등 여러 물질의 추출 정도를 조절할 수 있는 중요 요소이다.

 

  이번 연구에서 저자는 이러한 온도 요소가 에스프레소의 품질에 미치는 영향을 연구하였다. 기존 연구와 다른 점은, 과거에는 패널의 관능 검사에 의존한 반면, 이번 연구에서는 전자 센서를 적극적으로 활용하였다는 데 있다. 실험에 도입한 전자 센서는 향을 판단하는 전자 코, 맛을 판단하는 전자 혀, 그리고 외관을 판단하는 전자 눈이었다. 전자 코와 전자 혀는 현재 커피 산업에서 브랜드, 산지, 로스팅 정도별 구분, 로스팅 정도와 추출 시간에 따른 향미 프로필 평가 등에 사용되고 있다. 전자 눈은 일종의 디지털 카메라로서 식품 산업에서 다수 쓰여 왔으나 커피 산업에서는 그다지 활용도가 많지 않았던 것으로 보인다. 저자는 전자 눈을 에스프레소 커피 연구에 적용한 경우는 한 건이라고 지적한다. 여기서는 에스프레소 특유의 성상인 크레마를 판별하기 위해 채용된 것으로 보인다.

 

  연구에서는 Illycaffe 의 아라비카 100% 원두를 사용하여 여러 온도 상황(온도 유지, 온도 상승, 온도 하락) 에서 에스프레소를 추출하였다. 사용된 기기는 Rancilio Group XCelsius-classe 9 이며 추출 시간은 중앙값 25, 추출압력은 9기압, 사용된 커피의 양은 14그램이었다. 커피층 상부 표면압은 10kg 에 달했으며 최종 추출량은 25ml 로 나타났다.

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  저자는 측정 장치로서 전자 혀는 Taste-Sensing System SA 402B, 전자 코는 PEN2 를 사용하였다. 저자에 따르면, 전자 혀는 친수성, 혐수성 기가 붙어 있는 지질 멤브레인에 시료를 접촉시킬 때 일어나는 정전 작용을 바탕으로 짠맛, 신맛, 쓴맛, 떫은맛을 측정할 수 있다고 한다. 전자 코는 화학적 자극을 전기 신호로 변환하는 여러 종류의 센서 뭉치들로서 이들이 만들어 내는 신호 패턴을 해석, 미리 만들어 두었던 화학 물질 별 신호(전자 지문)와 비교하는 처리 장치가 붙어 있다. 전자 눈의 경우는 사진을 찍은 다음 해당 이미지를 Image-Pro Plus 프로그램으로 분석하여 진행하였다. 저자는 전자 코와 전자 혀 자료를 주성분 분석 방식으로 통계 처리하였다.

 

  연구 결과, 먼저, 물의 온도가 높아지면 추출되는 고형분의 양은 늘어났다. 총 고형분과 수용성 고형분 모두가 그러하였는데, 이는 기존 연구 결과와 같은 것이다. 온도가 달라지는 추출의 경우에도 두드러지지는 않았지만 그 경향성은 같았다. 저자는 자료 부족에도 불구하고, 온도가 높아질 경우 특히 지질과 단백질 함량이 크게 높아짐을 지적하고 있다. pH 수치, 카페인, 클로로겐산, 페놀 함량은 유의한 변화가 없었다. 항산화 기능의 경우, 측정법 중 하나인 FRAP 에서만 낮은 온도에서 추출할 때 항산화력이 약간 더 크게 나타났다.

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  전자 센서 측정 자료를 주성분 분석으로 처리한 결과, 온도 프로필이 다를 경우 그려지는 맛 패턴이 판이하게 다른 것으로 나타났다. 균일 온도의 경우, 저온 추출한 에스프레소 자료는 신맛이 나타나는 쪽에 위치했고, 고온 추출한 에스프레소는 쓰고 떫은 맛이 나타나는 쪽에 위치했으며 표준 온도에서 추출한 에스프레소는 그 가운데 위치에 있었다. 온도 프로필이 달라지는 경우에도 구분이 가능하였다. 온도가 균일한 경우 신맛/떫은 맛 쪽으로 분포하는 데 비해 온도가 상승 또는 감소하는 경우는 쓴맛 떫은맛이 많은 쪽에 위치해 있었다.  

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  전자코의 경우, 연구진은 센서를 방향성 성분, 황 화합물, 광범위 성분(각각 WC, WW, WS)으로 조합하고 이들 센서 값 전체를 합하여 총 강도(TOT)로 나타내었다. 이를 바탕으로 주성분 분석한 결과, 온도 프로필에 따른 차이가 일부 드러났다. 온도가 낮게 유지된 경우(C1) 은 전체 강도가 높은데 비해 온도가 매우 높았다가 내려가는 경우(D2) 는 향 강도는 약했고 특히 방향성 성분과 황 화합물 성분이 적은 것으로 나타났다. 기타 표준 온도로 유지되는 경우(C2)와 높은 온도로 유지되는 경우(C3), 표준 온도에서 낮아지는 경우(D1), 표준 온도에서 높아지는 경우(I2)는 향미 균형이 있었다.

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  연구진은 전자 눈으로는 거품 형성 정도와 거품의 안정성 및 거품 구조의 손실율을 확인하였다. 측정 결과, 거품 손실 계수는 상수로 나타났다. 즉 거품은 시간에 따라 일정하게 감소하였다. 거품 생성력과 거품 안정성은 온도가 높아질 경우 더 높아졌는데, 최고치는 96도에서 나타났으며 최저치는 89도에서 나타났다.

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인용 (MLA) :

 Buratti, Susanna, Simona Benedetti, and Gabriella Giovanelli. "Application of electronic senses to characterize espresso coffees brewed with different thermal profiles." European Food Research and Technology 243.3 (2017): 511-520.

 

 


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