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카페인은 차, 커피 등에 함유되는 알칼로이드(질소를 함유하고 염기성을 나타내는 물질)의 일종으로 중추신경을 흥분시키는 약리 작용이 있다.

카페인의 원자 모형 및 구조식
카페인은 1820년 커피로부터 발견되었지만, 1827년에 차로부터 발견된 테인과 동일물질인 것이 확인되어 현재는 카페인이 물질명으로 쓰이고 있다.
녹는점 238℃. 견사상의 가벼운 백색결정, 승화는 178℃로부터 시작된다. 뜨거운 물에 잘 녹고 쓴맛을 나타낸다.
유사 화합물에는 테오브로민, 테오프레인이 있다. 의약품으로는 흥분, 이뇨, 강심제에 쓰인다. 처음에는 차로부터 추출되었지만 현재는 화학적으로 합성된다. 각종식물에 함유되는 카페인 함량과 음료 1컵당 카페인 함량은 다음과 같다.
|
음 료 명 |
1컵(150ml) 중 mg수 |
|---|---|
|
원두커피 |
110~150 |
|
인스턴트커피 |
60~108 |
|
카페인레스커피 |
2~5 |
|
홍차 |
20~46 |
|
엽차 |
15~30 |
|
코코아 |
6 |
|
코카콜라 |
45.6 |
|
재 료 명 |
함량(건물%) |
|---|---|
|
차잎 Camellia sinensis |
2.0~5.0 |
|
커피 열매 Caffee arabica |
0.8~1.75 |
|
카카오 열매 Theobroma cacao |
0.3 |
|
콜라열매 Colanitida |
1.5~2.0 |
|
마떼차 Ilex paraguariensis |
0.2~2.0 |
순수한 카페인은 냄새가 없고 쓴맛을 가진 하얀 분말로 물에 잘 녹으며 커피를 추출할 때 물에 쉽게 용출된다.
용출되는 카페인의 양은 커피의 품종, 추출방법 등에 의해 달라진다.
일반적으로 아라비카 종 커피의 카페인 함량이 1.1~1.7% 정도이고 로부스타 종 커피는 2~4.5% 정도이다. 또한 추출방식 가운데 에스프레소(espresso)식으로 끓인 커피의 카페인 함량이 가장 적은데 그 이유는 에스프레소 커피를 추출할 때, 고온 고압에서 추출하기 때문에 사용하는 물이 많지 않아도 되고 커피와 뜨거운 물이 접촉하는 시간도 30초 정도로 짧기 때문이다.
한편 인스턴트커피의 카페인 함량은 아라비카 종 커피에 비하여 약 2배 이상 더 함유되어 있는데 그 이유는 인스턴트커피 제조시 카페인 함량이 높은 로부스타 종을 많이 사용하고 커피의 생산수율을 높이기 위하여 고온 고압에서 3~4시간 정도 추출하기 때문이다.
트리고넬린은 볶은커피 열매에 존재하는 수용성 물질의 약 5%를 차지하고 있는 성분으로서 카페인의 쓴맛 중 1/4 정도를 가지고 있다. 커피 열매를 볶는 동안에 트리고넬린의 일부가 니코틴산, 니아신으로 전환되는데 한 컵의 커피에는 0.5mg의 니아신이 함유되어 있다.
(1) 향기 성분
향기성분: 볶아낸 커피의 향기성분은 670여 종에 달하고 있다.
몇 가지 휘발성유기산이 존재하는데 그 중에서 가장 많은 것이 아세트산이다. 그 외에 디아세틸, 아세트메틸, 카보닐, 프루프날 같은 알데히트와 케톤도 존재한다.
커피 열매를 볶는 동안에 트리고넬린에서 형성되었다고 생각되는 피리딘도 구아야콜과 파라비닐 구아야콜의 형태로 존재한다.
(2) 유기산
유기산 볶은커피의 중요한 유기산은 페놀성 화합물질인 카페이난, 클로로겐산이다.
커피의 성분 중 클로로겐산가 주된 용해성 물질로서 볶은커피 무게의 4% 이상을 차지하고 유기산의 약 2/3 정도로 약간 시면서 쓴맛을 낸다.
그밖에 볶은커피에 존재하는 유기산으로는 구연산, 말산, 타르타르산 외에 소량의 옥살산이 함유되어 있다. 이들 산은 끓일 때 쉽게 용출되는 데 엷게 끓인 커피의 맛이 약간 신맛을 나타내는 것은 이들 유기산 때문이다.