한잔의 커피 뒤에 숨어 있는 과학

원문: The science behind a good cup of coffee

커피는 세계에서 가장 인기있는 음료 가운데 하나이다. 최근 미국 심장 협회의 연구 조사 결과에 따르면 적당히 커피를 마시는 것이 심장 질환, 간질환, 당뇨병 그리고 갑작스런 죽음의 위험성을 낮추는 것과 관련이 있다고 알려주었다.

하지만 중요한 점은 아무리 즐겁게 연구 결과에 만족하며 매일 아침 커피를 마신다하더라도 한 잔의 컵이 매일 같지 않다면 이야기는 다를 것이다. 추출된 커피는 맛이나 화학적 구성에 있어서 꽤 다양한 편차를 보일 수 있으며, 특히 건강과 관련된 화학 성분들은 더욱 그렇다. 커피를 한 잔의 컵에 담기 전에 일어나는 커피의 선택, 로스팅, 그라인딩, 물 그리고 추출 방법과 같은 모든 것으로 인해서 커피의 맛과 질은 달라질 수 있다.

더 나아가 어떤 커피가 다른 어떤 커피들보다 마셨을 때 건강과 관련하여 더 영향을 미치는지에 대한 정보도 사실 거의 없다. 위의 연구 조사 결과에 따르면 커피는 질병과 죽음의 위험성을 낮춰주는 것과 관련이 있으며, 조사자들은 거의 모든 커피들이 그렇다고 이야기했다. 그러나 몇몇 경우에서 커피의 개별 성분들이 맛이나 건강에 어떤 영향을 미치는지에 대해서 그리고 어떻게 하면 그런 성분들을 더 많이 우리의 컵안에 추출할지에 대한 믿을만한 정보들이 있다.

커피의 주된 성분들

일반적으로 한잔의 커피 안에는 1,000여가지 이상의 커피 성분들이 있다. 따라서 과학자들은 더 세밀한 연구를 통하여 각기 성분들에 대해 살펴본다는 것이 어렵다는 것을 알고 있으며, 그들은 맛이나 건강에 영향을 미치는 굵직한 성분들에 대해서만 그 영향력을 설명해 놓았다. 흔히 커피의 성분에 관해 이야기할 때 아래의 성분들이 언급된다.

카페인(Caffeine)

커피는 전세계에서 가장 널리 정신 활동을 자극하는 자극제 가운데 하나이다. 카페인은 인지 능력을 강화시켜주고, 피로를 줄어주며, 더 오래 깨어 있도록 도와주고, 더 오랜 기간 기억할 수 있도록 해준다. 게다가 카페인은 물질대사 능력을 촉진시켜주고, 에너지 소비를 활발하게 해주는 것과 관련이 있다. 그리고 대사 증후군을 발달시키는 위험성을 줄여준다. 현재 알려진 식이 요법에 따르면 건강한 식습관의 일부분으로 하루에 400mg의 카페인을 마실 것을 제안한다. ― 400mg의 카페인이라면 하루에 3-5잔 정도의 커피를 마시면 된다. 그 이상을 마시게 되면 심장 박동이 빨라지면서 근육이 떨릴 수 있고, 위에 무리가 될 수 있으며, 불안 증세나 침착함이 떨어질 수 있기에 주의해야 한다.

클로로제닉 산(Chlorogenic acids)

페놀 화합물의 일종인 클로로제닉산은 심장 질환과 관련된 질병이나 제2형 당뇨병의 위험을 더 낮춰주는 것과 관련이 있다. 또한 클로로제닉산은 소염 효과와 항균 효과도 가지고 있다고 보여진다.

트리고넬린(Trigonelline)

트리고넬린은 쓴 맛을 내는 알칼로이드 성분으로 뇌손상으로부터 보호하고, 암세포 및 박테리아에 저항하기도 하며,  콜레스테롤 수치와 혈당을 낮춰주는 기능도 한다고 알려져 있다.

카베올과 카페스톨(Kahweol and Cafestol)

Diterpenes이라 통칭되는 카베올과 카페스톨은 흔히 커피의 풍미와 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 커피의 쓴맛에 기여하는 이 성분은 암세포와 싸우는 역할을 하는 것과 관련이 있지만 콜레스테롤을 증가시키는 문제도 가지고 있다고 한다.

커피빈에 따른 성분

우리가 흔히 부르는 모든 커피는 식물의 분류학에 나오는 계,문,강,목,과,속,종 가운데 genus를 의미하는 속인 Coffea속을 말한다. 이 가운데 70여종의 품종이 있는 것인데 전세계 커피 유통량 가운데 거의 대부분을 차지하는 종은 코페아속의 아라비카종과 로부스타종이다.

아라비카는 가장 널리 알려진 커피종으로 균형잡힌 맛과 향으로 알려져 있다. 아라비카종은 트리고넬린 성분과 Diterpenes(카베올과 카페스톨) 성분을 더 많이 가지고 있는 경향이 있다. 반면 로부스타는 카페인과 클로로제닉산을 더 많이 가지고 있는 것으로 알려져 있다.

2001년의 연구 결과에 따르면 과학자들은 아라비카와 로부스타의 건조된 커피를 놓고 비교했을 때 38가지의 변화를 볼 수 있었고, 그 가운데 가장 주목할만한 내용을 다음과 같이 도표로 정리해 놓았다.

로스팅

로스팅과 관련해서는 적절한 열원을 선택하는 일이라든지 로스팅 강도를 정하는 것과 관련된 명확한 기준은 없다. 그러나 일반적으로 섭씨 180과 250도 사이에서 2분에서 길면 25분까지도 커피를 로스팅하는 것으로 알려져 있다. 녹색의 생두를 먹음직스런 갈색의 커피로 만드는 과정이다. 이러한 과정을 통해 마치 부케와 같은 수십가지의 향성분들이 발산된다. 예를 들면 알데히드, 케톤, 후란, 피라진, 피리딘, 페놀 성분들, 인돌, 락톤, 에스테르, 벤조티아진 등이 포함된다.

몇몇 잘못된 상식 가운데 하나로 로스팅 과정 중에 카페인의 양이 변한다고 생각하는 경향이 있지만 실제 로스팅 과정으로는 카페인 함량은 변하지 않는다. 몇몇 연구 결과들은 다크 로스팅될 수록 약간의 카페인 감소가 보고된 적이 있다. 그러나 눈에 띄는 차이는 아니다.

그러나 심장 질환이나 당뇨에 영향을 미치는 것으로 알려진 클로로제닉 산과 같은 경우에는 로스팅이 진행될 수록 건강에 유익한 페놀류의 성분들이 줄어드는 것으로 보고되었다. 따라서 다양한 로스팅 레벨의 커피 블렌드들을 비교한 2013년 연구 결과에 따르면 라이트 로스팅된 커피 블렌드가 클로로제닉 산을 더 많이 함유하고 있는 것으로 밝혀졌다. 그러나 만일 당신이 인스턴트 커피 매니아라면 인스턴트 커피를 만들때 진행되는 동결 건조 과정 덕분에 유용한 산들이 파괴되지 않는다고 하므로 걱정할 필요는 없을듯 보인다. 예를 들어 연구 결과에서 「네스카페 그린」의 경우에 로스팅되지 않은 생두가 포함하고 있는 양만큼의 클로로제닉 산과 같은 높은 수치를 가졌음을 아래의 도표를 통해 확인해볼 수 있다.

물

어쩌면 몇몇 독자들은 커피가 가진 최고의 맛을 부각시키기 위해서는 물에 어떤 성분도 첨가되지 않은 순수한 증류수가 가장 적절하다고 생각할지도 모르겠지만 실제로 최근 연구 결과에 따르면 우리가 흔히 경수라고 부르는 칼슘과 마그네슘 이온을 포함한 물들이 커피의 맛을 좋게 하는데 훨씬 긍정적이라는 사실이 밝혀졌다.

그라인딩과 추출

기본적으로 커피의 더 많은 성분을 추출하기 위해서는 당연히 표면적을 넓혀야 하기 때문에 더 가늘게 그라인딩해야 한다. 한 연구 결과에 따르면 조사자들은 기본적인 가정용 전동 그라인더를 사용해서 42초를 그라인딩했을 때, 5초 그라인딩했을 때보다 37그람을 기준으로 2배나 많은 커피 성분들이 추출되었다고 한다. 또 다른 연구 결과에서는 더 많은 미분을 가지고 있는 커피 파우더가 추출된 커피에 카페인을 더 증가시키는 것을 발견했다.

추출 방법 또한 커피의 좋은 성분을 추출하는데 있어서 중요하다. 우리가 흔히 선택하는 방법 가운데는 드립 커피, 프렌치 프레스, 에스프레소, 터키쉬 커피 등이 있다.

기본적으로 커피에서 더 많은 성분을 추출해내는 것과 관련된 요소들에는 압력, 시간, 추출동안 진행되는 교반을 통한 난류(Turbulence) 등이 있다.

에스프레소의 경우 2012년 연구에 따르면 아라비카와 로부스타가 100ml당 141-253mg의 카페인을 함유하고 있는데 반해 매장에서는 더 적게 서빙되고 있는 것이 발견되었으며, 어떤 곳은 심지어 30-40mg의 카페인이 함유된 커피를 제공하고 있었다. 이러한 사실은 카페인뿐 아니라 클로로제닉 산 역시도 마찬가지였다.

그러나 그 연구를 진행한 조사자들은 커피 메이커에서 추출한 커피 가운데 마지막에 추출되는 부분 즉, 카페인과 클로로제닉산을 가장 많이 포함한 끝부분의 추출에 주목했다. 연구 결과에서 커피빈의 성분을 제대로 추출하기 위해서는 5-6분 정도를 추출하는 것을 제안했다고 한다. (역자주: 이 연구 결과는 카페인과 클로로제닉산의 성분 추출에만 집중된 연구 결과이므로 맛과는 별개이다.)

역자주

결론적으로 커피에 포함된 건강에 유익한 성분들을 추출하는 것은 맛과는 별개의 문제라는 것이다. 하지만 이 연구 결과들의 내용 가운데 가장 주목할만한 부분은 커피의 로스팅이 진행될 수록 커피가 가진 유익한 산들(예를 들면 클로로제닉 산)이 감소하는 결과를 보인다는 것이다.

커피를 과학으로 접근하면 하게 될수록 우리는 커피를 음료가 아닌 분석의 대상으로 보게되는 경향이 있다. 하지만 우리의 소비자들이 원하는 것이 무엇인지 우리가 원하는 것이 무엇인지 만약 그 둘이 상충된다면 당연히 우리가 원하는 것을 설득시키고 소비자들이 납득할만한 컨텐츠가 있는지에 대해 고민해보아야 할 것이다. 커피는 기호 식품이며, 음료이기 때문이다.

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