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.

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.