디카페인 커피 알고 마시자

카페인

커피나 차 같은 일부 식물의 열매, 잎, 씨앗 등에 함유된 알칼로이드의 일종으로, 커피, 차, 소프트드링크, 강장음료, 약품 등의 다양한 형태로 인체에 흡수되며, 중추신경계에 작용하여 정신을 각성시키고 피로를 줄이는 등의 효과가 있으며 장기간 다량을 복용할 경우 카페인 중독을 야기할 수 있다.흰색의 결정으로 쓴 맛이 나며, 커피 열매 안의 씨앗, 찻잎, 카카오와 콜라 열매, 마테차 나무와 과리나 등에 들어 있다. 식물에 함유된 카페인은 식물을 먹고 사는 해충을 마비시켜 죽이는 일종의 살충제 역할을 한다.
1819년 독일 화학자 프리드리히 페르디난트 룽게가 처음으로 비교적 순도 높은 카페인을 분리해냈고, 커피에 들어 있는 혼합물이라는 의미로 카페인이라는 명칭을 붙였다. 19세기 말 헤르만 에밀 피셔가 카페인의 화학구조를 밝혀냈다. 카페인의 분자식은 C8H10N4O2이다.
인간은 석기시대부터 카페인을 섭취하기 시작했으며, 초기에는 우연히 카페인을 함유한 식물의 씨앗, 나무껍질, 잎 등을 씹어 먹다가 피로를 가시게 하고 정신을 각성시키며 기분을 들뜨게 하는 효과가 있다는 것을 알게 된 뒤에, 오늘날 커피나 차를 마시듯이 뜨거운 물에 담가서 우려 먹는 형태로 점차 발전한 것으로 보인다.
카페인이 인체에 미치는 영향은 개인의 신체 크기와 카페인에 대한 내성 정도에 따라 다르지만 적당량을 섭취했을 경우 일반적으로 중추신경계와 신진대사를 자극하여 피로를 줄이고 정신을 각성시켜 일시적으로 졸음을 막아주는 효과가 있으며 이뇨작용을 촉진시키는 역할도 한다. 보통 카페인은 흡수한 뒤 1시간 이내에 효과를 나타내며, 서너 시간이 지나면 효과가 사라진다. 또한 상습적으로 복용할 경우 내성이 생겨 효과가 약해진다.
오늘날 카페인은 기호식품 및 치료약품으로 널리 소비되고 있다. 연간 소비되는 카페인 양은 세계적으로 120,000톤으로 추산되며 가장 흔한 카페인 섭취 경로는 커피와 차를 통한 섭취다. 이외에 카카오 열매 성분이 들어가는 초콜릿과 콜라, 카페인 함유 식물을 활용한 다양한 소프트드링크와 강장음료 등이 널리 인기를 얻고 있다. 근래에는 샴푸와 비누 같은 생활용품에 카페인을 넣은 상품도 출시되고 있다. 제조업체에서는 피부를 통해 카페인이 흡수된다고 주장하지만 효과는 미지수다.
또한 카페인이 들어간 각성제, 흥분제, 강심제, 이뇨제 등이 만들어져 다양한 용도로 쓰이고 있다. 각성제는 피로를 덜어주고 정신을 각성시켜주므로 야간운전자나 수험생이 많이 이용한다. 카페인은 조산된 신생아의 수면 중 무호흡증과 불규칙적인 심장박동을 치료하는 용도로 활용되며 편두통이나 심장병 등에도 쓰인다. 또한 약제 이외에 금·팔라듐·비스무트 등의 분석시약으로도 사용된다.
카페인은 다량을 장시간 복용할 경우 카페인중독을 초래할 수 있다. 카페인중독은 짜증, 불안, 신경과민, 불면증, 두통, 심장 떨림, 근반사항진, 호흡성 알칼리증 등을 포함한 다양한 신체적·정신적 증상을 수반한다. 또한 카페인은 위산분비를 촉진하므로 오랫동안 다량을 복용하면 위궤양, 미란성식도염,위식도역류질환등을 야기할 수 있다.

디카페인 커피의 원리

1.일반적인공정

상업적으로 성공한 디카페인 방법은 독일의 커피 사업자 루트비히 로젤리우스(Ludwig Roselius, 1874~1943)와 그의 동료들이 1903년에 개발한 방법이다. 로셀리우스는 우연히 바닷물에 빠트린 원두에서 카페인이 대부분 소실되고 맛은 크게 바뀌지 않았다는 점을 알게 됐다. 이 공정은 1906년에 특허를 받았다. 커피 원두를 다양한 산성 혹은 염기성 물질로 스팀 처리했다. 그리고나서 벤젠을 사용했다.
요즘에는 벤젠에 대한 건강상의 우려로 인해 다이클로메테인이나 에틸아세테이트를 사용한다. 로스팅되지 않은 원두를 먼저 스팀을 가한다. 그리고나서 위 화학물질로 헹군다. 그러면 다른 구성성분들은 대부분 영향을 받지 않고 카페인을 추출해낼 수 있다. 이 과정을 8~12번 정도 거친다.

2.간접적인 방법

로셀리우스의 방법을 변주한 것으로 화학물질을 사용하지 않고 원두를 뜨거운 물에 여러번 적시는 것이 있다. 적신 물에 남아있는 카페인을 추출해내기 위해서는 다시 위에서 말한 화학물질을 사용한다. 이렇게 사용된 물은 다음 번의 원두를 디카페인하기 위해 재사용 된다. 이 과정을 여러번 거치면 물과 원두는 카페인을 제외하고 유사한 구성을 갖게 되는 평형에 도달한다. 최초의 공정에 물이 사용되기 때문에 이 공정을 Water-Process라고 한다. 이 방법은 1941년에 최초로 언급됐다. 사람들은 좀 더 자연스러운 공정을 위해 많은 노력을 했다. 나중에는 화학물질을 아예 사용하지 않고 물에서 카페인을 분리해내는 방법을 찾으면서 진정한 Water Process를 정립한다.

3.스위스 워터 프로세스

이 방법은 다이클로메테인, 에틸아세테이트 같은 유기용매 화학물질을 사용하지 않는다. 오직 물만을 사용해서 디카페인을 하는데 이 방법은 1933년 스위스에서 시작됐고 1980년 Coffex S.A. 사로 인해 상업화됐다.
이 공정에는 Green Coffee Extract가 사용된다. GCE 용액에는 카페인을 제외한 생두(green coffee)의 수용성 성분이 포함된다. 이 수용성 성분은 생두를 적신 뜨거운 물을 활성 숯 필터를 투과시켜 얻는다. 이때 카페인 분자는 제거된다.
먼저 생두를 GCE 용액에 첨가한다. 이렇게 하면 카페인이 거의 없는 GCE와 카페인이 풍부한 생두 사이의 기울기 압력 차이(gradient pressure difference)로 인해 카페인 분자는 생두에서 GCE로 이동한다. GCE는 생두의 다른 수용성 성분들로 포화되어 있기 때문에 오직 카페인 분자만 GCE로 이동한다. 생두의 수용성 성분들은 계속 생두에 남아있게 되는 것이다. 카페인이 풍부해진 GCE 용액은 그 후 활성 카본 필터를 통해 다시 한 번 카페인이 제거 된다. 이 공정이 반복된다. 8-10시간 반복하면 디카페인 커피를 얻을 수 있다.

4.트리글리세리드 공정

이 공정은 카페인을 원두의 표면에 끌어당기기 위해 생두를 뜨거운 물과 커피용해액에 담군다. 이후 원두는 다른 용기로 이동한다. 원두는 커피 찌꺼기에서 얻은 커피 오일에 푹 적신다.
고온에서 수 시간 넣어두면 커피 오일의 트리글리세리드가 카페인을 제거시킨다. 향미는 남는다. 오일에서 카페인을 제거하고 다른 원두를 디카페인하는데 재사용된다.

5. 초임계 CO2 공정

음식과학자들은 디카페인 방법으로 초임계CO2(supercritical carbon dioxide, sCO2)를 사용하기도 한다. Max Planck 연구소의 과학자 Kurt Zosel이 개발한 이 방법은 가열하고 압력을 가해 임계점에 달한 CO2를 카페인 추출에 쓴다. 생두에 스팀을 가하고 고압 용기에 담는다. 물과 CO2 혼합물이 용기 안에서 순환하는데 그곳은 65도이며 300atm(압력단위)이다. 이 온도와 압력의 CO2는 초임계유체 상태이다. 이 물질은 기체와 액체의 중간 상태이다. 카페인은 CO2로 변한다. 하지만 향미를 갖는 성분들은 대부분 CO2로 분해되지 않는다. 다른 용기에서 카페인은 물과 함께 CO2로부터 세척된다. CO2는 압력용기에서 재사용된다.

6. 디카피토

2009년부터 카페인을 함유하지 않은 커피를 재배하는 기술이 연구되기 시작했다. 이런 커피를 표현하기 위해 디카피토란 용어가 생겨났고 브라질에서 상표 등록됐다.
2004년에 보고된 자연적으로 카페인이 없는 커피 사리에리아나 품종의 발견은 디카페토 타입 커피의 가능성을 보여주었다. 이 품종은 카페인합성효소 인자의 결핍으로 카페인 대신 테오브로민이 축적된다. 이 특성은 교배를 통해 다른 커피 품종으로 전이될 수도 있고, 아니면 일반적인 커피 품종에서 카페인 합성효소의 유전자를 제거함으로써 동등한 효과를 얻을 수도 있다.