디카페인 커피의 원리 효능 부작용 에 관하여

디카페인 의 시작

디카페인 처리는 언제나 생두상태 부터 시작합니다.

이 때 가장 중요한 것은 카페인은 제거하되 커피 안에 들어있는 다른 성분들은 그대로 두는 것이죠.

커피에 포함되어 있는 밝혀진 화학물질만 해도 1000여가지가 넘으니 결코 쉽지 않은 작업일 것입니다.

카페인은 물에 잘 녹는 성질이 있으므로 디카페인 공정에는 어떤 식으로든 물이 무조건 쓰입니다.

그러나 물 그 자체로는 디카페인 처리를 할 수는 없어서 물이 용매제로 쓰이면 설탕과 단백질들도 제거될 가능성이 큽니다. 메틸 염화물, 활성 탄소, 이산화탄소 또는 에틸 아세테이트 같은 용매제를 보통 사용합니다. 이러한 용매제들은 이 처리과정의 속도를 높여주고 씻겨 내려가는 효과를 최소한으로 할 수 있도록 돕습니다.

모든 디카페인은 100% 디카페인이 아니다

디카페인 커피라고 100% 카페인 제거는 아닙니다. USDA에 따르면 97%만 제거되도 디카페인커피라고 말할 수있습니다. 12온즈 컵에 일반적으로 180mg의 카페인이 들어있다면 디카페인 커피는 약 5.4mg의 카페인이 함유되어 있는 것입니다

최초 디카페인 개발자 - 로젤리우스

1903년 독일의 커피상인 루드비히 로젤리우스는 디카페인 처리를 최초로 성공시켜 특허를 받았습니다.

카페인을 과하게 섭취하면 좋지 않다고 믿은 그는 아버지의 건강을 염려해 이를 개발하게 되었다고 합니다.

그는 처음 디카페인커피를 만들때 소금물에 커피를 찐 후 벤젠을 용매제로 사용하여 카페인을 제거하였다고 합니다.

벤젠에는 발암성분이 있다고 알려졌기 때문에 현재에는 절대로 사용하지 않는다고합니다.

 

오늘날 디카페인 처리방식 주요 4가지

용매제를 사용한 방식	용매제를 사용하지 않은 방식
직접적	스위스 워터 프로세스
간접적	이산화탄소 이용법

용매제를 사용하는 방식은 염화메틸렌이나 에틸아세테이트와 같은 화학 용매제의 도움으로 카페인을 제거하는 방식입니다. 이는 간접적인 방법과 직접적인 방법이 있는데 직접적인 방식이란 생두를 직접 용매제에 넣어서 카페인을 제거하는 방식이며 이는 용매제는 생두에 직접 닿게 됩니다. 간접적인 방식은 카페인이 포함된 물을 용매제가 포함된 분리된 탱크에 옮겨져 처리를 하는 방식인데 이 경우 용매제는 생두에 절대 닿지 않습니다.

용매제를 사용하는 방식

디카페인 처리에 사용된 용매제

사용하는 용매제가 건강에 미치는 영향에 관한 염려가 늘어남에 따라 예전에 사용되었던 벤젠이나 트리클로로에틸렌 보다는 염화메틸렌이나 에틸아세테이트를 주로 사용합니다. 염화메틸렌은 인체에 무해합니다. 미국의 식품의약국은 10 ppm까지는 식품에 첨가를 허용하는데 디카페인 커피는 거의 1ppm 정도 밖에 사용 되지 않습니다. 설사 작업에 쓰인 용매제가 생두에 남아있다 하더라도 휘발성이 강하고 쉽게 증발해버리기 때문에 15분간 로스팅 후 화씨 200도에서 브루잉 된 커피음료에 잔류할 가능성은 거의 없다고 생각 하셔도 됩니다.

 

에틸아세테이트는 다른 벤젠이나 염화메틸렌과 달리 사과나 블랙 베리같은 잘 익은 과일에도 상당량이 함유되어 있기 때문에 자연적인 성분으로 알려져 있습니다. 수퍼마켓에서 디카페인 원두를 사다보면 내츄럴 디카페인(NATURALLY DECAFFEINATED) 이라고 라벨이 붙어있는 경우를 종종 볼수 있는데 이는 에틸아세테이트 용매제 사용방식을 의미합니다.

 

하지만 이런 자연 성분을 추출하여 일정량을 모은다는 것 자체가 매우 비실용적이고 비용이 많이 들기 때문에 상업용으로는 일반적으로 에틸 알코올에 초산을 넣어 만들어 사용합니다. 에틸 아세테이트 또한 염화메틸렌과 마찬가지로 휘발성이 강하기 때문에 로스팅, 브루잉 후 잔류량이 거의 없습니다.

간접적-용매제 방식

생두자체는 물에 몇 시간 동안 담가놓는 것만으로 카페인 뿐만 아니라 다른 성분과 오일 성분들도 같이 빠져 나옵니다. 이 물을  다른 탱크로 옮긴 후 10시간 동안 염화메틸렌 또는 에틸아세테이트로 씻습니다. 이 때 화학 용매제의 분자들은 카페인 성분들과 결합하게 되는데 여기에 열을 가하면 증발하게 됩니다. 최종적으로 생두들은 다시 처음에 사용된 물에 담겨지고 카페인이 빠져나가고 남은  맛성분을 흡수 하게 됩니다.

 

이 방식은 유럽에서 주로 사용되며 특히 독일에서 많이 사용됩니다. 흔히 염화메틸렌을 주로 사용하고 이러한 방식을 다른 말로는 유럽방식이라고도 불리기도 합니다.

 

직접적-용매제 방식

생두를 30분간 쪄줌으로서 생두의 조직을 활짝 열어 줍니다. 열로 인하여 충분히 공간을 열어준 생두를 염화메틸렌 또는 에틸아세테이트로 약 10시간 정도 헹구어주어 카페인을 제거합니다. 카페인을 뺏어간 용매제들을 버리고 생두는 다시 쪄서 남은 잔류 용매제들을 제거하게 됩니다.

 

직접적-용매제 방식에는 에틸아세테이트를 가장 많이 사용하는데, 이러한 이유로 내추럴 디카페인 방식 또는 에틸아세테이트 방식이라고도 불리기도 합니다.

 

※디카페인 원두를 만드는 처리방식중 용매제를 사용하는 위의 두 가지 방식이 전체의 70%이상 차지합니다.

용매제를 사용하지 않는 방식

스위스 워터 프로세스 - SWP

화학제를 사용하지 않고 물을 이용하는 방식은 1933년 스위스에서 처음 시도되어 1980년 COFFEX SA에 의하여 상용화될수 있도록 개발되었습니다. 그 이후 1988년 이 방식이 시장에 소개되어 캐나다 밴쿠버에 처음 시설을 갖추게 되었습니다. 스위스 워터 회사의 디카페인 시설 공정은 유일하게 유기농인증을 받았고 더불어 코셔 인증(식품 안전성 인증의 하나)도 받았습니다.

 

이 방식은 이전의 방식과는 확연히 차이가 있습니다. 가장 큰 차이점은 카페인을 추출하기 위해 화학제품을 사용하지 않는다는 것이고 핵심이 되는 디카페인 제조 원리는 용해도와 삼투압입니다.

 

스위스 워터 프로세스 방식은 먼저 카페인을 녹이기 위하여 뜨거운 물에 생두를 담급니다. 이 때 사용된 물을 걸러내서 활성화탄소 필터를 통과 하게 합니다. 이 필터의 역할은  큰 입자인 카페인을 잡아내고 그보다 작은 입자구조를 가진 오일과 맛 성분은 흘려 보내게 합니다. 그 다음엔 탱크에 남겨진 생두들은 폐기처리합니다. 이유는 디카페인도 없지만 모든 성분들이 다 제거 됐기때문에 맛 또한 없기 때문입니다.

여기서 재미있는 점은 카페인이 제거된 맛성분만 녹아들어있는 생두를 담궜던 물입니다. 이 물은 커피의 카페인을 제거하는데 본격적으로 재사용 됩니다.

 

이 물에는 생두에서 용해 된 맛 성분들이 용해되어 있기 때문에 새로 투입된 생두의 맛성분들은 이 물에 용해되지 않고  오직 카페인만 물에 용해가 됩니다. 그 결과 새로 투입된 생두는 맛성분을 거의 잃지 않으면서 카페인만 제거할수 있게 되는 것입니다. 이 방식을 사용한 커피들은 대부분 스위스워터 라는 라벨이 붙게 되고 대부분 유기농 커피라고 이름이 붙는 디카페인 커피는 이 방식이 사용 됩니다.

 

친환경적인 스위스워터프로세스를 사용한 커피들은 카페인이 99.9% 제거가 됩니다.

 

이산화탄소 방식 - CO2

이산화탄소 방식은 위에 소개 드린 방식들에 비해 가장 최근의 방식입니다. 막스플랑 연구실의 쿠르트 조셀이 개발한 것으로 화학용매제를 대신에 초임계 이산화탄소를 사용합니다. 초임계이산화탄소는 카페인에서만 선택적으로 반응하고 알칼리성분과 다른 모든 성분은 방출하는 특징을 가지고 있습니다.

 

이산화탄소 방식은 먼저 추출관이라 불리는 스테인리스 통에 물과 생두를 같이 담급니다. 그리고 외부의 공기 또는 이물질이 들어가지 않도록 잘 밀봉 한 후, 초임계 이산화탄소를 주입하여 1000파운드의 압력을 가합니다. 여기에 CO2를 용매제로 사용하여 생두에서 카페인성분을 녹이고 좀 더 큰 분자의 맛성분들은 남겨둡니다. 카페인과 결합한 CO2는 흡수챔버라는 또 다른 컨테이너에 옮겨진 후, 압력을 줄여주고 CO2를 기체상태로 되돌아오게 하면 카페인성분만 남습니다. 카페인이 제거된 CO2 기체는 다음을 위해 재사용됩니다. 이산화탄소 방식은 비용적인 측면 때문에 대량의 커머셜 등급의 커피들을 디카페인 처리할 때 주로 사용됩니다.

디카페인, 커피의 효능은?

커피의 다양한 질병 예방 효과가 전해질 때 디카페인을 마시는 이들은 필연적으로 궁금증이 하나 생기기 마련입니다.

과연 디카페인도 이와같은 효능이 있을까?

 

학계에서는 커피안에 들어있는 폴리페놀과 클로로겐산 등의 항산화 물질이 세포의 노화를 막고 항암 효과가 있다고 분석하고 있는데, 디카페인은 카페인을 제거하는 복잡한 과정에서 약간의 소실이 있기는 하지만 클로로겐산, 폴리페놀, 하이드로신남산이 남아있다고 말합니다. 그렇기 때문에 이와 같은 성분때문에 질병을 예방한다는 연구결과는 디카페인 커피에도 동일하게 적용 됩니다.

 

미국 서던 캘리포니아 대학 종합암센터의 스티븐 그루버 박사는 디카페인 커피, 인스턴트 커피 등 모든 종류의 커피가 대장암 예방에 도움된다는 연구결과를 발표했습니다. 대장암 환자 5145명과 대장암이 없는 4097명을 대상으로 분석한 결과 커피를 하루 1~2잔 마시는 사람은 이보다 적게 마시는 사람에 비해 커피의 종류에 상관없이 대장암 발생률이 26% 낮게 나타났다고 말했습니다. 디카페인도 그 효과가 마찬가지라는 연구결과 입니다. 간 건강에도 비슷한 결과가 나왔는데, 미국국립암연구소 연구팀의 연구결과 일반 커피와 디카페인 커피 구분 없이 커피를 하루 3잔 이상 마시는 사람은 커피를 마시지 않는 사람에 비해 간기능 효소의 혈중 수치가 낮은 것으로 나타났습니다

 

디카페인 커피만으로 실험한 연구도 있습니다.

뉴욕 마운트 시나이 의대 연구팀은 생쥐를 대상으로 한 연구에서 디카페인커피에 뇌의 노화를 막는 효과가 있다는 사실을 발견했습니다. 지울리오 마리아 파시네티 교수는 디카페인 커피가 인식 능력을 촉진하는 폴리페놀을 함유하고 있기 때문에 인식능력 예방에 효과적일 수 있음을 시사한다라고 설명했습니다.

하지만 디카페인 커피는 카페인이 제거됐기 때문에 카페인이 체내에서 일으키는 영향은 기대할 수 없습니다. 운동수행 능력 향상이나 신진대사 향상, 각성효과 등이 이에 해당됩니다. 동시에 과도한 카페인으로 인한 불면증이나 소화기 질환 유발 등과 같은 부정적인 영향도 없겠죠.

디카페인 커피 부작용

디카페인 커피는 다양한 건강 분야에서 커피 대용품으로 알려져 있습니다. 이는 불면증 환자뿐 아니라 카페인 섭취를 주의해야 하는 임산부도 마실 수 있다는 장점이 있습니다.

또한, 낮은 산도 수준을 갖고 있기 때문에 치아 손상도 덜 일으킵니다. 그렇다면 디카페인 커피는 부작용이 없을까요? 미국 건강 정보 사이트 Eat This, Not That은 1일 디카페인 커피의 부작용에 대해 설명했습니다.

화학물질 섭취

커피콩은 자연적으로 카페인을 함유하고 있기 때문에 이를 제거하기위해 커피성분 외에 화학성분을 첨가하게 됩니다.

식품의약국(FDA)은 디카페인 공정에서 이러한 화학물질(이하 염화 메틸렌)을 승인했지만, 이는 여전히 건강상 위험이 있다고 말합니다. 염화 메틸렌은 돌연변이 물질이고 인간 발암물질로 추정되며 일시적으로 중추신경계를 느리게 하는 것으로 알려져 있기도 합니다.

또한, 화학물질은 남겨두고 카페인만 제거하는 과정조차 문제가 될 수 있습니다. 이 과정이 대사증후군에 영향을 줄 수 있는 지방산과 심장병 위험을 증가시킬 수 있으며, 류마티스성 관절염을 유발할 수 있는 잠재적 위험성이 있다는 연구 결과도 있습니다.

일반 커피에 들어 있는 천연 화학물질, 예를 들어, 클로로겐산은 면역력을 활성화하고 세포 노화를 늦출 수 있다는 연구결과는 여러곳에서 발표되기도 했지만 디카페인 커피에 사용되는 커피콩은 이러한 효과를 제공하지 않습니다.

콜레스테롤 증가

디카페인 커피는 일반적으로 아라비카 콩보다 지방 함량이 높은 콩으로 만들어지는데, 이는 콜레스테롤 수치와 심장의 장기적인 건강에도 영향을 미칠 수 있습니다. 디카페인 커피에 흔히 사용되는 콩은 로부스타로, 이는 체내에서 지방산 생성을 자극하는 지방이 많습니다.

카페인 5% 함유

리 박사는 디카페인 커피에도 일정부분 카페인이 함유되어 있다는 사실을 지적했습니다.

디카페인 커피는 보통 카페인이 5% 정도 들어가 있는데, 만약 건강상의 이유로 카페인을 끊으려 한다면, 디카페인 커피도 마시지 않는 것이 좋다고 합니다. 또한, 디카페인 커피는 일반 커피보다 덜 시지만, 여전히 혈청 가스린 농도를 증가시키며 이는 산성을 유발합니다.

즉, 카페인이 함유된 커피와 디카페인 커피의 건강 위험성은 일치한다고 볼 수 있습니다.