오리건 대학의 화학자 크리스토퍼 헨든은 커피를 사랑한다. 너무나 사랑해서 완벽한 한 잔을 만드는 모든 요소를 연구하는 것이 그의 주요 연구 분야가 되었다. 그의 최신 프로젝트: 단순히 샘플 음료에 전류를 흘려보내 커피의 풍미 프로필을 측정하는 새로운 방법을 발견한 것이다. 결과는 저널 '네이처 커뮤니케이션즈'에 발표된 새 논문에 실렸다.
우리는 몇 년 동안 헨든의 연구를 지켜봐 왔다. 예를 들어, 2020년에 헨든의 연구실은 낭비를 최소화하면서 반복적으로 완벽한 에스프레소 한 잔을 추출하기 위한 수학적 모델을 개발하는 데 도움을 주었다. 에스프레소의 풍미는 추출 중 커피 가루에서 추출되는 약 2,000가지 다른 화합물에서 비롯된다. 따라서 바리스타가 동일한 완벽한 한 잔을 반복적으로 재현하는 것은 까다로울 수 있다.
그래서 헨든과 동료들은 추출 수율(EY)이라는 더 쉽게 측정 가능한 특성에 대한 모델을 구축했다. EY는 최종 음료에 용해되는 커피의 비율이다. 이는 물이 커피 가루를 통해 스며들 때 물의 흐름과 압력을 제어하는 데 달려 있다. 이 모델은 리튬 이온이 배터리 전극을 통해 전파되는 방식, 즉 카페인 분자가 커피 가루에서 용해되는 방식과 유사하다.
3년 후, 헨든의 팀은 특히 매우 미세한 분쇄 수준에서 미세한 덩어리가 처음에 어떻게 형성되는지 연구하는 데 주목했다. 원인은 분쇄 중 원두의 파쇄와 마찰로 인한 정전기였다. 헨든은 그 정전기를 줄이는 것이 덩어리를 없애는 좋은 방법이라고 생각했다. 기술 용어로는 마찰전기라고 하며, 서로 다른 두 재료의 표면이 접촉하여 반대 전하가 축적되어 발생한다.
유사한 전하 축적은 화산 폭발 중에도 발생한다. 그래서 헨든은 같은 지역 커피숍의 단골이었고 커피 과학과 화산재, 마그마, 물의 기둥 사이에 놀라운 유사점을 발견한 화산학자 요제프 두펙과 조슈아 멘데스 하퍼와 협력했다.
그들의 실험은 분쇄 전 커피 원두에 물 한 방울을 추가하면 결과 분쇄물의 정전기 전하를 크게 줄일 수 있음을 확인했다. 이는 추출 중 덩어리짐을 줄여 낭비를 줄이고 맛있는 에스프레소 한 잔을 만드는 데 필요한 강하고 일관된 흐름을 제공한다. 숙련된 바리스타는 이미 물 트릭을 사용한다. 로스 드롭렛 기술로 알려져 있다. 그러나 과학자들이 이 잘 알려진 꼼수를 엄격하게 테스트하고 다양한 커피 종류의 실제 전하를 측정한 것은 이번이 처음이다.
커피의 화학적 조성에 대한 정보를 수집하는 기존 방법이 있다. 가장 주목할 만한 것은 액체 또는 기체 크로마토그래피와 질량 분석법을 결합한 것이다. 그러나 이러한 분석은 비용이 많이 들고 시간이 많이 소요되며 예측 결과가 제한적이다. 카페인 및 기타 분자의 농도를 측정하는 전기화학적 기술도 있지만, 이는 커피 강도(커피와 물의 질량, 분쇄 설정, 물 온도와 압력, 로스트 색상 등 커피 한 잔을 준비하는 모든 변수에 의해 결정되는 특성)를 고려하지 않았다. 그 정보가 바리스타에게 가장 도움이 될 가능성이 높다.
커피 산업은 일반적으로 커피의 굴절률(즉, 액체를 통과할 때 빛이 굴절되는 방식)을 측정하여 강도를 결정하는 방법을 사용하지만, 로스트 색상이 전체 풍미 프로필에 기여하는 바를 포착하지는 못한다. 따라서 이번 최신 연구를 위해 헨든은 최종 한 잔의 감각 프로필에 가장 큰 영향을 미칠 가능성이 있는 두 가지 변수인 로스트 색상과 음료 강도에 초점을 맞추기로 결정했다.
그의 해결책은 매우 간단했다. 헨든은 일반적으로 배터리와 연료 전지 성능을 테스트하는 데 사용되는 전기화학 도구인 포텐시오스타트를 재활용했다. 헨든은 이 도구를 사용하여