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제목 커피 품질 유전학 (2006)
작성자 커피리브레 (ip:)
  • 작성일 2017-06-28
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  • 조회수 206
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커피 품질 유전학

 

원제 : Genetics of coffee quality (2006)

 

저자 : Thierry Leroy, Fabienne Ribeyre, Benóit Bertrand, Pierre Charmetant, Magali Dufour, Christophe Montagnon, Pierre Marraccini, David Pot

 

요약 :

지금(2006)처럼 전세계적으로 커피가 과잉 생산되고 있는 시점에는 커피의 발전을 위한 주된 선택 영역으로서 커피 품질을 반드시 고려해야 한다. 본 리뷰에서는 품질에 대해 정의를 내리고 여러 가지 품질 부분에 대해 영향을 미치는 비 유전적 요소를 개괄한 다음, 커피 품질 변수와 관련된 유전적 자료에 집중하고 있다. 먼저 품질이란 개념이 복잡성을 띄고 있기에, 다양한 품질 부분을 먼저 제시하였다. 다음, 커피 품종간 및 품종 내의 다양한 모습에 대해, 품질과 관련된 생화학적 성분(카페인, , 클로로겐산, 지질)을 중심으로 확인하고 있다. 재배종의 품질 향상을 위한 육종 방법으로서 아라비카종과 카네포라종을 각 종별 과제와 함께 논의하고 있다. 아라비카종의 경우, 종간 1세대 교배군, 티모르 하이브리드의 유전자를 도입한 계통 및 접분티이기한 품종의 좋은 품질을 유지하는 것이 주된 과제이다. 로부스타종의 경우, 품질 향상은 주로 각 종에서 활용 가능한 모든 유전적 다양성을 기초로 종 내 및 종 간 교배를 하는 데 기반을 두고 있다. 현재 커피콩의 크기에서 품질 향상이 이루어졌으며 또한 진행 중인 육종 프로그램에서는 상당한 유전적 성과가 나타나고 있다. 음료 품질과 관련 있는 생화학적 성분들의 경우 로부스타 품질을 높일 수 있는 또다른 길이 되고 있다. 마지막으로, 커피 품질을 결정짓는 성분을 알아내기 위한 프로그램들 중 특히 염기서열을 활용한 것들을 설명하고 있다.

 

주요 내용 :

커피의 품질을 유통망 단계별로 나누면, (1) 재배인에게는 생산 수준, 가격, 재배의 용이성의 결합 속성 (2) 수출입업자에게는 커피콩의 크기, 결점두의 유무, 정기적 조달 여부, 공급량, 실물 특성과 가격에 관련된 속성 (3) 로스터에게는 수분 함량, 특성 안정성, 산지, 가격, 생화학 성분, 관능 특성과 관계된 속성으로서 특히 관능 속성은 시장 및 국가별로 다름 (4) 소비자에게는 가격, , 향미, 건강 및 각성에 미치는 영향, 지역적 산지, 환경 및 사회적 관점과 관련된 속성 으로 볼 수 있음. / ISO 표준에서는 결점두와 수분 함량, 커피콩의 크기, 화학적 조성, 관능 속성을 품질 측정 요소로 삼음

 

주요 품질 요소로서 수분 함량, 물리적 특성, 관능 특성, 건강 영향을 들고 있음

(1) 수분 함량 : 12.5% 초과시에는 보관 중 곰팡이가 슬기 쉬우며 8% 미만시에는 맛이 사라짐. 로스팅 경로와 로스팅 중 무게 감소에 영향을 줌.

(2) 물리적 특성 : ICO 에서는 300g 샘플 중 아라비카에 86, 로부스타에 150개의 결점두 제한치를 두고 있음. ISO 에서는 이물질, 커피콩이 아닌 커피 물질, 형상이 좋지 않은 커피콩, 색상이 좋지 않은 커피콩, 음료맛이 좋지 않은 커피콩을 결점두로 보고 있음. 커피콩의 크기 또한 중요한 품질 요소이며 로스팅에 영향을 줌.

(3) 관능 특성 : 맛에 대한 소비자 선호는 나라별로 다르기에 정의내리기 쉽지 않음. 현재 전체 관능 평가를 통해 품질을 평가하며 분석방식에 따라 소비자에 의한 선호 분석과 기술자에 의한 기술 분석으로 나뉨.

(4) 건강 영향 : 커피의 일부 성분은 건강과 각성에 영향을 주는데, 일부는 천연적으로 갖고 있는 것(카페인 등)이고 일부는 유통과정 중 생성됨(오크라톡신). 오크라톡신은 일부 곰팡이에 의해 생성되며 발암성이 있음. 

 

품질에 영향을 끼치는 비유전적 요소로서 수확 및 수확 후 처리, 기후적 요소, 물리적 요소가 있음

(1) 수확 및 수확 후 처리 : 기계식 수확에 비해 인력 수확이 결점두 비율을 줄여 품질 향상에 도움이 됨. 건식 처리의 경우 쓴맛이 더 늘어날 여지가 있음.

(2) 기후적 요소 : 기후, 고도, 그늘 등은 온도와 빛, 수분 가용성에 영향을 주고 결실 기간에 영향을 줌. 강우와 강우 분포는 개화와 커피콩의 성장, 결실에 영향을 줌. 화산토를 사용할 경우 산미가 커짐 

(3) 물리적 요소 : 나무의 수령, 열매의 위치, 열매와 잎의 비율은 생두의 화학 조성에 영향을 줌, 로부스타의 경우 수확기 초기에 딴 붉은 열매에 비해 수확기 후기에 딴 노란색 및 녹색 열매가 씨앗의 결실도가 더 큰 것으로 나타남. 이에 비해 아라비카의 경우 수확기 초기의 붉은 열매에서 최고 품질의 커피가 생성. 

 

품질에 영향을 미치는 유전적 요소

(1) 품질 관련 유전적 다양성 : 코페아 속은 화학 조성 부분에서 변이가 많이 나타나며 상업적으로 중요한 아라비카종과 카네포라종의 경우 종 내의 변이도 큰 편이며 특히 아라비카종은 품질과 관련하여 변종이 다수 등장하고 있음

(2) 아라비카 육종 : 아라비카종은 수단-에티오피아의 야생종, 재배종, 주로 티모르 하이브리드로부터 시작된 타 종의 유전자가 도입된 종으로 나뉨 / 20세기 후반부터 녹병, 네마토드, 커피베리병에 대한 저항 인자가 도입되어 선택 육종됨. / 아라비카 계통에 도입된 유전 인자는 카네포라 게놈의 8-27% 를 함유하고 있음 실험으로는 유전자 도입 계통의 음료 품질은 비 도입 계통의 음료 품질과 동일하지만 커피 구매자 대부분의 주장은 그렇지 않음. 문헌 리뷰 결과, 병충해 저항 인자가 있다고 해서 음료 품질에 악영향을 주지는 않았음.

 (2-1) 1세대 교배종 : 아라비카의 잡종 강세는 문헌상 10-40% 로 보임. 교배종은 순계에 비해 생산성이 떨어지며 클로로겐산이 약간 더 많고 고도에 따른 지질 변화가 크지 않음. 

 (2-2) 접목법 : 접목은 성분 함량에 영향을 주지 않으나 일부 리베리카종을 대목으로 쓴 경우 향과 커피콩 크기가 작아짐.

(3) 로부스타 육종 : 로부스타의 경우 커피콩 크기와 가용성 성분에 관하여 육종이 진행중임. / 로부스타종은 서아프리카의 기니아계와 중부 아프리카의 콩고계로 나뉨 /

 (3-1) 품질 다양성 : 카페인, 트리고넬린, 클로로겐산 등 품질 전구체 함량이 종 내에서 다양한 것으로 나타나는데, 이는 종간 차이보다는 지역적 차이 때문인 것으로 보임. 관능 속성 또한 종 내 차이가 있는데, 기니아계 유전자형이 선호와 향에서 보다 떨어짐

 (3-2) 유전적 관련성 : 생산성과 품질 속성은 종속성이 없는 독립 변수로 나타남. 이로 인해 생산성을 희생하지 않고 품질을 높일 수 있음이 확인됨 / 지질, 씨앗 무게, 카페인 함량 등은 선택 육종을 통한 향상 가능성이 있으며 당 함량은 향상 가능성이 낮은 것으로 나타남. 또한 지질 함량과 수크로스 함량은 역관계를 나타내기에 두 속성을 함께 향상시키기는 어려움.

 (3-3) 종간 종내 교배 : 종간 교배로서 아라비카x카네포라 (아라부스타, 1세대, 음료 평가는 좋으나 생산서잉 떨어짐), 아라비카x콘젠시스 (커다란 씨앗, 음료 평가 좋음), 아라비카x리베리카 (쓴맛이 덜하고 씨앗이 큼), 수도장게바리(무카페인, 트리고넬린과 수크로슿 함량이 높음, 음료 평가 나쁨) 를 활용한 방법이 연구되었엄 / 종내 교배에서는 아이보리코스트의 경우, 커피콩의 크기와 카페인 함량, 음료 향상을 목적으로 반복 회기 선택법이 적용됨. 브라질에서는 커피콩 크기와 결실 기간 향상을 위해 종내 교배 연구가 있었음.  

 

품질과 관련된 유전학

유전자 마커, 유전자 조작 등의 방법을 사용하여 육종 효율을 높이려는 시도가 진행 중이나 그 수는 많지 않음 / 품질 관련 유전자 확인 연구에서는 탄수화물, 클로로겐산, 카페인 대사에 초점을 맞추고 있음

(1) 품질 결정 인자 : 분자 마커를 사용하여 개체구조 분석, 유전자 지도 작성, 품종 차이를 결정짓는 유전자 확인 작업이 진행 중 / 일부 종에 대해 유전자 지도가 작성되어 있으며 이를 통해 특정 품질과 관련된 유전자위를 조작할 수 있게 됨. 아라비카종의 경우 4배체에 종 다양성이 떨어져 진행 속도가 느린 편. / 동질이상과 커피 품질과 관련된 유전자에 대한 연구에서는 클로로겐산 함량 차이를 유발하는 유전자를 지목하였음. 카네포라종에서 수크로스 생합성 경로와 관련된 유전자 매핑도 진행 중.  

(2) 커피 유전자 서열 : 유전자 서열 분석작업을 통해 전사체 해석 및 그로 인한 생합성 경로와 발현 유전자의 확인이 가능해질 것으로 보이며, 이와 관련하여 다양한 연구 방법론이 제시됨

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