KR-20260061332-A - METHOD FOR PRODUCING FERMENTED DUTCH COFFEE USING ASPERGILLUS ORYZAE AND FERMENTED DUTCH COFFEE COMPOSITION PREPARED THEREBY

KR20260061332AKR 20260061332 AKR20260061332 AKR 20260061332AKR-20260061332-A

Abstract

본 발명은 아스퍼질러스 오리제를 이용한 발효 더치커피의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae)를 이용하여 발효 더치커피를 제조하는 방법에 있어서, (a) 커피생두를 60~100℃에서 36~60시간 증숙하는 단계(S100); (b) 상기 단계 S100에서 증숙된 커피생두를 수분함량이 50~60% 범위가 되도록 카라멜화 또는 마이야르 반응을 유도하는 단계(S200); (c) 상기 단계 S200의 결과물에 대하여, 온도를 32℃ 이하로 식힌 후, 아스퍼질러스 오리제를 접종하여 32~38℃의 온도 및 60~80%의 습도에서 24~48시간 고체 발효시키는 단계(S300); (d) 상기 단계 S300에서 발효된 커피생두를 세척하여 아스퍼질러스 오리제 균사를 40~60% 제거하는 단계(S400); (e) 상기 단계 S400의 결과물을 전기 건조기를 이용하여 50~70℃에서 36~60시간 건조하는 단계(S500); (f) 상기 단계 S500에서 건조된 커피생두를 115~130℃의 온도로 10~30분간 로스팅하는 단계(S600); (g) 상기 로스팅된 커피생두를 1mm 이하의 입도로 분쇄하여 발효 커피 분말을 제조하는 단계(S700); 및 (h) 상기 발효 커피 분말을 이용하여, 50℃ 이하의 정제수를 1.5~2초당 1~2ml의 속도로 점적시켜 고농축 커피 추출액을 얻는 단계(S800)를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다. 본 발명의 또 다른 특징에 따른 아스퍼질러스 오리제를 이용한 발효 더치커피용 조성물은, 상기 제조 방법들 중 어느 하나에 따른 제조 방법에 의해 제조된 것을 그 구성상의 특징으로 한다. 본 발명에서 제안하고 있는 아스퍼질러스 오리제를 이용한 발효 더치커피의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 발효 더치커피용 조성물에 따르면, 증숙 및 카라멜화 과정을 거친 커피생두에 아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae)를 접종하여 고체 발효함으로써, 유기산, 펩타이드, 향기 전구체 등의 생리활성 물질이 생성 또는 전환되어 커피의 풍미와 부드러움 및 소화 용이성이 향상되고, 카페인과 쓴맛 성분이 부분적으로 분해되어 비발효 커피 대비 약 15~20% 수준으로 카페인 함량이 감소되는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에서 제안하고 있는 아스퍼질러스 오리제를 이용한 발효 더치커피의 제조 방법에 따르면, 발효된 커피생두를 1mm 이하의 입도로 분쇄하고 50℃ 이하의 저온에서 1.5~2초당 1~2ml 속도로 정제수를 점적하는 더치커피식 침출 공정을 수행함으로써, 발효 유래 대사산물과 천연 향 성분이 풍부한 고농축 커피 추출액을 제조할 수 있어 발효 커피 고유의 향미가 안정적으로 유지되고 기존 로스팅 커피에서 나타나는 탄맛이나 떫은맛이 현저히 감소될 수 있다. 아울러, 본 발명의 방법에 의해 제조된 발효 더치커피용 조성물은, 향, 질감, 목 넘김 등 관능평가 결과가 우수하게 나타나 고급 커피 음료의 베이스 또는 프리미엄 농축 원료로 활용 가능하며, 커피 제조 산업에서 기능적 가치와 상업적 경쟁력을 동시에 확보할 수 있는 새로운 응용 가능성을 제공한다.

Inventors

김동일
김에녹
유대석

Assignees

김동일

Dates

Publication Date: 20260506
Application Date: 20251023
Priority Date: 20241026

Claims (6)

아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae)를 이용하여 발효 더치커피를 제조하는 방법에 있어서, (a) 커피생두를 60~100℃에서 36~60시간 증숙하는 단계(S100); (b) 상기 단계 S100에서 증숙된 커피생두를 수분함량이 50~60% 범위가 되도록 카라멜화 또는 마이야르 반응을 유도하는 단계(S200); (c) 상기 단계 S200의 결과물에 대하여, 온도를 32℃ 이하로 식힌 후, 아스퍼질러스 오리제를 접종하여 32~38℃의 온도 및 60~80%의 습도에서 24~48시간 고체 발효시키는 단계(S300); (d) 상기 단계 S300에서 발효된 커피생두를 세척하여 아스퍼질러스 오리제 균사를 40~60% 제거하는 단계(S400); (e) 상기 단계 S400의 결과물을 전기 건조기를 이용하여 50~70℃에서 36~60시간 건조하는 단계(S500); (f) 상기 단계 S500에서 건조된 커피생두를 115~130℃의 온도로 10~30분간 로스팅하는 단계(S600); (g) 상기 로스팅된 커피생두를 1mm 이하의 입도로 분쇄하여 발효 커피 분말을 제조하는 단계(S700); 및 (h) 상기 발효 커피 분말을 이용하여, 50℃ 이하의 정제수를 1.5~2초당 1~2ml의 속도로 점적시켜 고농축 커피 추출액을 얻는 단계(S800)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 아스퍼질러스 오리제를 이용한 발효 더치커피의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 S700에서 제조되는 발효 커피 분말은 무게 400~500g, 지름 60~200mm의 추출용 더치커피 모듈로 성형되는 것을 특징으로 하는, 아스퍼질러스 오리제를 이용한 발효 더치커피의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 S800에서 추출된 고농축 커피 추출액은, 비발효 원두커피 대비 카페인 함량이 15~20% 감소되는 것을 특징으로 하는, 아스퍼질러스 오리제를 이용한 발효 더치커피의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 아스퍼질러스 오리제는, 수탁번호 KCTC16320BP로 기탁된 아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae) 균주인 것을 특징으로 하는, 아스퍼질러스 오리제를 이용한 발효 더치커피의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 발효 단계(S300)는, 미생물의 성장과 효소 활성화를 촉진하기 위해 발효 용기 내 산소 농도를 15~25% 범위로 유지하면서 수행되는 것을 특징으로 하는, 아스퍼질러스 오리제를 이용한 발효 더치커피의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 제조 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는, 아스퍼질러스 오리제를 이용한 발효 더치커피용 조성물.

Description

아스퍼질러스 오리제를 이용한 발효 더치커피의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 발효 더치커피용 조성물{METHOD FOR PRODUCING FERMENTED DUTCH COFFEE USING ASPERGILLUS ORYZAE AND FERMENTED DUTCH COFFEE COMPOSITION PREPARED THEREBY} 본 발명은 커피 제조 기술 분야에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae)를 이용하여 커피생두를 발효시킴으로써 향미, 부드러움 및 기능성을 향상시키고, 이를 더치커피식 저온 점적 추출 방식에 적용하여 고농축 커피 추출액을 제조할 수 있도록 한 발효 더치커피의 제조 방법 및 이에 의해 제조된 발효 더치커피용 조성물에 관한 것이다. 이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 일실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다. 커피(coffee)는 커피나무(Coffea arabica, Coffea canephora 등)의 씨앗을 로스팅하고 분쇄하여 뜨거운 물이나 증류수로 추출함으로써 제조되는 음료로, 그 풍부한 향미와 각성 효과로 인해 전 세계적으로 가장 널리 소비되는 기호식품 중 하나이다. 도 1은 일반적인 커피원두 및 이에 의해 제조된 커피의 모습을 나타내는 예시 사진이다. 일반적인 커피 제조는 고온의 로스팅과 열수 추출 과정을 포함하나, 이 과정에서 고온에 의한 향기 성분의 손실과 카페인의 과다 용출이 발생하여 쓴맛과 산미가 강해지고, 그 결과 커피의 본래 부드러움과 향미 균형이 저하되는 문제가 있다. 한편, 더치커피(Dutch coffee) 또는 콜드브루(cold brew coffee)는 낮은 온도(통상 20~50℃ 이하)에서 장시간에 걸쳐 정제수를 점적하여 추출하는 방식으로, 열에 의한 향기 손실을 최소화하고 부드럽고 깔끔한 맛을 구현할 수 있는 냉침 커피 추출 기술로 알려져 있다. 그러나 이러한 더치커피 역시 생두의 고유 성분 한계로 인해 향미 성분의 다양성과 생리활성 물질 함량이 부족하고, 장시간의 추출에도 불구하고 기능성 및 저장 안정성이 충분히 확보되지 않는 문제가 있어, 커피의 품질과 기능성을 동시에 향상시킬 수 있는 새로운 제조 기술이 요구된다. 한편, 본 발명과 관련된 선행기술로서, 등록특허공보 제10-1811421호(발명의 명칭: 코피루왁에서 분리한 유산균을 이용한 발효커피의 제조방법, 공개일자: 2017년 3월 23일) 등이 개시된 바 있다. 전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지 기술이라 할 수는 없다. 도 1은 일반적인 커피원두 및 이에 의해 제조된 커피의 모습을 나타내는 예시 사진. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 아스퍼질러스 오리제를 이용한 발효 더치커피의 제조 방법의 전체 공정 흐름도를 나타낸 도면. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 아스퍼질러스 오리제를 이용한 발효 더치커피의 제조 방법에 의해 제조된 발효 원두커피에 대하여, 카페인 함량을 분석하기 위한 HPLC 분석 조건을 나타낸 도면. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 아스퍼질러스 오리제를 이용한 발효 더치커피의 제조 방법에 의해 제조된 발효 더치커피와 비발효 대조군의 관능평가 결과를 비교하여 나타낸 그래프. 아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 이하에서 기재되는 "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로 해석되어야 하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 발명의 각 실시예에 포함된 각 구성, 과정, 공정 또는 방법 등은 기술적으로 상호간 모순되지 않는 범위 내에서 공유될 수 있다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 상세한 설명이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하는 것이 아니다. 따라서 본 발명과 동일한 기능을 수행하는 동일 범위의 발명 역시 본 발명의 권리 범위에 속할 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하도록 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 아스퍼질러스 오리제를 이용한 발효 더치커피의 제조 방법의 전체 공정 흐름도를 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 아스퍼질러스 오리제를 이용한 발효 더치커피의 제조 방법은, 증숙 단계(S100), 카라멜화 또는 마이야르 반응 유도 단계(S200), 미생물 접종 및 고체 발효 단계(S300), 곰팡이 균사 일부 제거 단계(S400), 건조 단계(S500). 로스팅 단계(S600), 발효 커피 분말 제조 단계(S700), 및 고농축 커피 추출액 획득 단계(S800)를 포함하여 구성될 수 있다. 각각의 단계들에 대해서는 이하에서 자세히 설명하기로 한다. (S100) 증숙 단계 본 발명에 따른 발효 원두커피의 제조 방법은, 먼저 커피생두를 60~100℃에서 36~60시간 증숙하는 단계(S100)를 수행한다. 본 단계는 커피생두의 세포벽을 연화시키고 내부 성분(단백질, 다당류, 페놀화합물 등)의 용출성과 반응성을 향상시키기 위한 전처리 공정이다. 생두를 일정 온도와 시간 동안 증숙하면 세포 구조가 느슨해지고, 이후 발효나 마이야르 반응에서 효소나 반응성 물질이 원활히 작용할 수 있는 상태로 전환된다. 또한, 증숙 과정은 생두 내 잔존 효소와 미생물을 부분적으로 불활성화시켜 비의도적 부패를 억제하고, 수분을 균일하게 확산시켜 다음 단계인 카라멜화/마이야르 반응의 열전달 효율을 높이는 데 중요한 역할을 한다. 즉, 이 단계는 원두 조직을 “발효 가능한 기질”로 전처리함으로써 전체 공정의 기초를 형성한다. (S200) 카라멜화 또는 마이야르 반응 유도 단계 다음으로, 단계 S100에서 증숙된 커피생두를 수분함량이 50~60% 범위가 되도록 유지하면서, 카라멜화 또는 마이야르 반응을 유도하는 단계(S200)를 수행한다. 본 단계에서는 증숙된 생두를 적정 수분 상태(50~60%)로 유지하면서 일정 온도 조건 하에 열을 가하여, 커피 내 당류와 아미노산 사이의 비효소적 갈변 반응(마이야르 반응 또는 카라멜화 반응)을 유도한다. 이 반응은 향미 전구체(멜라노이딘, 피라진, 피롤계 화합물 등)를 형성하여, 발효 단계에서 미생물 효소에 의해 추가적으로 변환될 수 있는 기반을 제공한다. 즉, 본 단계는 단순히 색과 향을 형성하는 열반응이 아니라, 이후 발효 단계에서 생성될 풍미 성분의 다양성과 균형을 결정짓는 중요한 전처리 과정이다. 수분 함량을 50~60%로 유지함으로써 과도한 탄화나 탈수 반응을 억제하고, 열전달 효율과 반응 균일성을 동시에 확보할 수 있다. 한편, 본 단계에서는, 카라멜화 또는 마이야르 반응을 유도하는 과정에서 수분을 40~60% 가해줄 수 있는데, 이것은 커피생두 내부의 열전달 효율과 반응 균일성을 확보하기 위한 핵심 조절 공정이다. 커피생두는 조직이 치밀하여 열이 불균일하게 전달되기 쉬운데, 수분을 40~60% 수준으로 가해줌으로써 내부 확산이 원활해지고, 당류와 아미노산 사이의 비효소적 갈변 반응이 균일하게 진행된다. 특히, 수분이 존재하면 반응물의 이동성과 분자 충돌 빈도가 증가하여, 카라멜화 및 마이야르 반응이 빠르게 일어나며, 상대적으로 낮은 온도에서도 풍부한 향미 전구체를 생성할 수 있다. 반면 수분이 부족하면 과열에 의한 탄화가 발생하고, 과도한 수분은 온도 상승을 억제하여 반응이 지연되므로, 40~60%의 수분 조절은 반응의 균일성과 속도, 그리고 향미 형성의 효율을 동시에 확보하는 데 필수적이다. (S300) 미생물 접종 및 고체 발효 단계 본 단계에서는, 단계 S200의 결과물에 대하여, 온도를 32℃ 이하로 식힌 후, 아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae)를 접종하여, 32~38℃의 온도 및 60~80%의 습도에서 24~48시간 고체 발효시킨다. 이 단계는 본 발명의 핵심 단계로서, 아스퍼질러스 오리제(Aspergillus oryzae)를 접종하여 커피생두 내 단백질, 다당류, 폴리페놀류 등의 분해 및 전환을 유도하는 공정이다. 아스퍼질러스 오리제는 아밀라아제, 프로테아제, β-글루코시다아제 등의 효소 활성을 보유하여, 커피의 쓴맛 성분을 완화시키고 향미 전구체를 풍부하게 만들어 준다. 발효 온도(32~38℃)와 습도(60~80%)는 효소 활성이 가장 안정적으로 유지되는 구간이며, 고체 발효 형태로 진행함으로써 미생물의 대사 산물(예: 유기산, 방향족 전구체)의 농축이 용이하다. 이 단계에서 커피의 풍미가 부드러워지고, 카페인 함량이 효소적 분해 및 변환을 통해 자연스럽게 저감된다. 한편, 미생물로서 본 출원인이 한국생명공학연구원 생물자원센터(KCTC, Korean Collection for Type Cultures)에 2025년 5월 8일자로 기탁한 수탁번호 KCTC16320BP의 누룩(A