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코코아(Cocoa)와 초콜렛(chocolate)
생 카카오(raw cacao)는 중요한 건강 식품이다.
카카오 나무의 꼬투리(cacao pod)는 두께 3 cm 정도의 거친 가죽 껍질과 달고 점착성 있는속질(Pulp)로 채워져 있다. 속질 안에는 30 ~ 50개의 아몬드 형태의 씨앗(콩, bean)이 들어 있다. 씨앗에는 상당량의 지방(코코아 버터로 40–50%)을 함유한다. 이것이 카카오 콩으로 코코아와 초콜렛을 만드는데 사용된다. 카카오 나무 씨앗인 카카오 콩을 완전 발효 건조시켜 볶아, 지방(코코아 버터)을 제거하여 가루로 만든 것이 카카오 분말, 즉 코코아다. 코코아는 흔히 핫 초콜렛(hot chocolate)이라는 음료로 알려져 있고 대표적 활성 성분은 테토브로민(theobromine)이며 이 물질은 카페인과 유사한 화합물이다.
카카오의 학술명인 Theobroma는 신의 음식(food of the gods)이라는 뜻이다. 카카오 나무는 토질이 좋고 배수가 잘되는 곳에서 재배된다. 섭씨 21-32도, 연간 강수량 2,000 mm 정도되는 적도 양측 20도 내외 지역이 최적 재배지다. 흔히 초콜렛 제조에 사용되는 3 종류의 카카오 콩 품종은 criollo, forastero, trinitario이다. 모든 카카오 빈(bean)의 5% 정도이며 이 가운데 criollo가 가장 귀하고 고가이다. Criollos는 재배가 어렵고 여러 환경 인자에 매우 민감하기 때문이다. 가장 흔한 코코아 빈은 forastero이며 아프리카가 주산지다. Trinitario는 Criollo와 Forastero의 천연 잡종이다. 지난 50년 동안 생산된 품종은 거의 대부분 Forastero 아니면 저급 Trinitario이다
카카오 가공
발효시킨 카카오 빈은 신속하게 건조시켜 곰팡이 감염을 방지한다. 날씨가 좋다면 5-7일간 태양광에 널어 말린다.
압착정도에 따라서 코코아 파우더의 지방함량이 달라진다. 보통 저지방은 11% 정도이나 지방 함량이 많은 것은 22%도 있다. 그리고 코코아 파우더는 네츄럴 타입과 더치 타입으로 구분한다. 이것은 알카리 처리(Ph를 높이는 작업) 방식에 따라 결정된다. 이 과정을 거치면서 색깔이나 향이 달라진다 코코아 매스를 액체화시키면 순수한 초콜렛 형태인 초콜렛 즙(chocolate liquor)이 된다. 초콜렛 즙을 더욱 가공시키면 코코아 고형물(cocoa solids)와 코코아 기름(cocoa butter)가 된다
코코아 버터는 융점이 낮아 좌약의 베이스로 의약품 제조에 사용되기도 한다. 실온에서고체지만 체온에서 쉽게 녹아 의약품을 방출한다. 코코아 버터를 젖꼭지에 발라 수유를 방해한다. 코코아 버터는 가장 안정된 지방이며 천연 항산화제를 함유하여 산패를 방지하고 저장 기간이 2-5년에 이른다. 코코아 기름의 스무스한 질감, 향미 때문에 화장품, 비누, 로션 등 스킨 케어 제품을 만들 때 사용된다.
코코아는 신대륙 발견 이전부터 멕시코 원주민들이 음용하던 음료로서 카카오라는 이름이 와전되어 코코아가 되었다. 멕시코 아스텍족은 카카오 나무·열매인 카카와틀을 빻아서 죽 형태로 만든 음료를 초콜라틀이라고 불렀다.
끓이는 법은 냄비에 코코아를 넣고 뜨거운 물을 부으면서 설탕을 넣고 가볍게 저어 2∼3분 정도 끓인 뒤 우유를 넣어 끓어오르기 직전에 불에서 내려 크림을 첨가한다. 설탕 및·우유를 배합한 인스턴트 코코아가 많이 시판되고 있다.
코코아는 마시는 음료로서 보통 핫초코를 지칭하기도 한다. 카카오 씨앗을 갈고 코코아 버터(기름)를 제거하여 만든 것이 코코아 가루다.
카카오 콩에서 추출한 옅은 노랑색의 순수한 식용 식물성 지방이다. 초콜렛, 의약품, 연고, 화장품 제조에 사용된다. 코코아 버터는 경미한 초콜렛 향미와 아로마를 지닌다. 코코아 버터는 대개 밀크 초콜렛 제조에 사용된다. 화이트 초콜렛(white chocolate) 제조에는 우유와 설탕을 첨가한다.
코코아 버터 제조
코코아 파우더
코코아 고형물(Cocoa solids)은 초콜렛의 비지방 성분이다. 최종 산물로 판매될 때는 코코아 파우더(Cocoa powder)라고도 한다. 반면에 초콜렛의 지방 성분은 코코아 버터(cocoa butter)라고 한다. 압착 또는 브로마 과정에 의해 이 2가지 성분을 분리하며 그 결과 생기는 가루가 천연 코코아 파우더로 판매된다. 초콜렛 색깔보다 더 붉은 기운이 있고 pH가 더 낮아 쓰고 산성맛이 난다.
Dutch process 초콜렛은 산성을 중화시켜 더 순한 향미가 나며 전형적인 초콜렛 갈색이 난다. 초콜렛 고형물(Cocoa solids)은 초콜렛 바(bar)의 특징적인 향미와 색깔을 나타낸다. 그러나 코코아 버터(cocoa butter)는 매우 스무스하고 융점이 낮다. 코코아 고형물에 초콜렛 관련 항산화제를 함유한다. 따라서 코코아 고형물이 건강 이익이 많아서 코코아 버터(cocoa butter) 함량이 적은 핫 코코아(hot cocoa)를 섭취하는 것이 바람직하다
브로마 과정(Broma process)
브로마 과정이 수압에 의한 압착 방식보다 더 많은 코코아 버터를 추출할 수 있다. Broma process 코코아는 Dutch process 코코아보다 더 강렬한 풍미를 나타낸다. 또한 코코아에 알칼리를 첨가하는 일이 없다.
핫 초콜렛(Hot chocolate)
2600년 전 마야 사람들이 음료로 마셨다. 아메리카에서는 쓰고 매운 초콜릿 음료인 xocoatl을 마셨는데, 바닐라, 칠리 등의 향료가 첨가되었다. 콜럼버스가 코코아 콩을 처음 에스파냐 왕에게 바쳤지만, 초콜릿을 유럽에 널리 퍼뜨린 사람은 헤르난도 데 소토다. 지금과 같은 고형 초콜릿은 1828년 처음 개발되었고 최초의 밀크 초콜릿은 1876년 스위스에서 개발한 것이다. 발렌타인 데이에 초콜릿을 주고 받는 문화는 19세기 영국의 캐드버리 사가 처음 시작했다. 우리나라의 초콜릿 역사는 구한말 명성황후가 러시아 공사의 부인을 통해 헌상 받았다는 전문과 이토 히로부미가 대한제국의 상궁들에게 선물한 것이 최초라는 이야기가 있다. 초촐렛 분류
첨가물로 대두 레시틴(유화제)이 들어가기도 한다. 급이 낮은 초콜릿은 코코아 버터 대신 팜유, 대두유(콩기름), 코코넛유 등의 식물성 유지를 첨가하는 경우가 있다.
달지 않은 순수한 초콜렛(Pure, unsweetened chocolate)은 코코아 버터와 코코아 고형물(solids)을 여러 비율로 섞은 것이며 달콤한 초콜렛(sweet chocolate)은 슈가를 첨가한 초콜렛으로 오늘날 주된 소비 형태의 초콜렛이다. Semisweet chocolate은 슈가 함량이 낮은 다크 초콜렛이다. 달고 쓴 초콜렛(Bittersweet chocolate)은 약간의 슈가와 더 많은 코코아 버터와 바닐라로 만들고 간혹 레시틴을 첨가하기도 한 초콜렛 즙(chocolate liquor)이다. Sweet chocolate보다 슈가 함량이 적고 즙(liquor)이 더 많다. 순수한 초콜렛 즙은 Unsweetened chocolate 이다. bitter 또는 baking chocolate이라고도 하며 초콜렛 특유의 향미가 강렬하고 깊다.
2007년 미국의 초콜렛 제조 회사인 Hershey, Nestlé, Archer Daniels Midland 등은 FDA를 상대로 코코아 버터 대신 부분적으로 수소화시킨 식물성 기름 사용과 인공 감미료, 우유 대용품을 사용할 수 있도록 로비했지만 FDA는 아직까지 이들 첨가물 사용을 금지하고 있다.
코팅 또는 덮는 목적의 초콜렛, Couverture
Couverture는 담그고, 입히는 등 조형 장식 용으로 전문가에 의해 이용된다.
우리 나라 코코아 식품 분류
1) 초콜릿: 코코아 원료가 전체 제품의 20% 이상이며 코코아 버터가 10% 이상인 것. 유가공품이 들어가도 무관하다
4) 초콜릿 가공품: 견과류, 사탕류, 비스킷류 등에 초콜릿류를 혼합, 피복, 충전, 접합 등의 방법을 통해 가공한 것. 빼빼로를 비롯한 초콜릿 과자들은 함량과 제조사의 판단에 따라 준초콜릿이나 초콜릿 가공품으로 분류된다. 시판되고 있는 화이트 초콜릿 모양의 제품 중에는 초콜릿향을 첨가하고 코코아 버터 대신 팜유로 채우는 경우가 있다. 이것은 초콜릿으로 분류하지 않는다.
초콜렛 성분
2) 테오브로민(Theobromine): 코코아와 초콜렛에 들어있는 알칼로이드이며 기분을 올려주는 효과가 있다(mood-elevating effect) 3) 트립토판(Tryptophan),:아미노산으로 세로토닌 전구물질이다 4) 페닐에틸아민(Phenethylamine): 내인성 알칼로이드이며 love chemical로 알려져 있다. 모노아민 옥시다제(monoamine oxidase-B)에 의해 신속하게 대사되어 뇌에 충분량 전달되지 않는다. 5) 카페인(Caffeine): 매우 소량 들어 있다
A) 테오브로민(theobromine)
그리스어로 theo는 "God" 그리고 brosi는 ‘food’를 의미한다. 테오브로민은 "food of the gods(신의 음식)"라는 뜻이다. 접미어 –ine은 알칼로이드 및 기타 염기성 질소 함유 화합물을 나타낸다. 그러나 테오브로민에는 이름과 달리 브로민(bromine)이 들어있지 않다
초촐렛은 테오브로민의 천연 소스다. 허쉬 코코아 같은 코코아 분말 한 테이블 스푼(5 그람)에는 108 mg의 테오브로민이 들어있다(2.16%). 그러나 코코아 가루가 농축된 경우에는 테오브로민 함량은 10%까지 높아진다. 초콜렛에는 0.5 - 2.7% 테오브로민을 함유하여 자극 효과를 보인다. 그러나 화이트 초콜렛에는 미량의 테오브로민이 들어 있다. 테오브로민은 콜라 견과(kola nut), 과라나 베리(guarana berry), 찻잎, 아싸이 베리에도 1.0-2.5% 소량 함유한다. 테오브로민 함유 식물종은 Theobroma cacao, Theobroma bicolor, Ilex paraguariensis, Camellia sinensis, Cola acuminata, Theobroma angustifolium, Guarana, Coffea arabica 등이다. 사람에 대한 효과는 미약하나 말(馬)에게는 매우 강력한 자극제가 되어 경주마에게 투여하는 것은 금지되어 있다.
테오브로민의 약리효과
테오브로민은 별도로 섭취하지 않아도 신체에서 만들어진다. 카페인이 간에서 대사되면 paraxanthine 80%, theobromine 10%, theophylline 4%가 생성된다. 테오브로민은 간에서 methylxanthine -> methyluric acid로 대사된다. 이 대사 반응에중요한 효소는 CYP1A2 와 CYP2E1이다. 테오브로민은 메틸화된 xanthine으로서 cAMP phosphodiesterase를 강력하게 억제한다. 포스포디에스테라제는 활성화된 cAMP가 비활성 형태로 전환 시킨다. 테오브로민은 cAMP 비활성화를 억제하기 때문에 활성화된 cAMP 농도를 높게 지속시킨다. cAMP는 호르몬, 신경 전달물질의 이차 전령으로 작용하여 글리코겐 분해 등 대사계를 조절한다. 따라서 cAMP 생성을 자극하는 신경 전달물질이나 호르몬 효과가 더욱 증대되어 전체적으로 자극 효과를 보이는 것이다. 테오브로민은 카페인에 비해 cyclic nucleotide phosphodiesterases 억제 기능과 아데노신 수용체의 길항작용이 더 약하다. 따라서 사람의 중추신경계에 대한 작용은 테오브로민이 더 약하다. 그러나 심장 자극 효과는 더 강하다. 테오브로민 자체는 중독성이 없지만 초콜렛 중독은 가능하다.
- 심혈관 작용: 심근 자극 및 혈관확장 기능이 있어 심박을 증가시키고 혈관을 확장 시켜 혈압을 떨어뜨린다. 그러나 최근 연구에 의하면 혈압 강하 효과의 주역은 플라보놀이라고 주장하기도 한다. 기관지 평활근을 이완시켜 천식 증상을 완화시킨다.배수효과(draining effect)가 있어 과다한 체액 저류에 의한 심기능 부전을 경감시킨다 - 진해 효과: 미주신경 활성을 억제하여 코데인보다 우월한 진해 효과(cough-reducing, antitussive effect)가 있다. 테오브로민은 또한 기침을 유발시키는 캡사이신(capsaicin) 농도를 증가시킨다. - 전립선 암: 테오브로민과 전립선 암의 상관관계가 보고되기도 했만 직선 관계는 아니며 이것 또한 연구가 필요하다. - 부작용: 불면, 불안, 손떨림, 소변량 증가 등 부작용이 나타날 수 있고 식욕 감소, 구역질, 구토등을 동반하기도 한다.
테오브로민 식품 함량
에피카테킨(EC, Epicatechin), 갈로카테킨(gallocatechin), 에피갈로카테킨(EGC, Epigallocatechin), EGCG(epigallocatechin gallate)등이 있다. * 갈산염(gallates), Catechin 과 epicatechin은 (-)-epicatechin과 (+)-catechin을 가진 에피머로 자연에서 발견되는 가장 흔한 광학 이성질체다. 카테킨을 가열하면 분해되어 pyrocatechol (catechol)을 방출한다. Epigallocatechin 와 gallocatechin은 페놀성 하이드록실기를 함유하며 에피카테킨 및 카테킨과 비교하면 pyrogallol과 pyrocatechol에 비슷하다. 차 종류에 풍부한 EGCG (epigallocatechin gallate)과 같은 catechin gallates는 카테킨의 갈산 에스테로(gallic acid esters)이다
카테킨의 소스
카테킨의 건강 효과
- 에피카테킨은 동맥 경화반 감소, 발암 억제 기능으로 4대 질병인 뇌졸증, 심기능 부전, 암, 당뇨병 위험을 감소시킨다. - EGCG는 항산화제로 피부의 자외선 손상 및 종양 형성을 억제한다. - 녹차 카테킨은 세균 DNA 증식의 특이 단계에 작용하여 항생제 성질을 발휘한다. - 주기적 운동을 하며 카테킨을 복용하면 노화 지연 효과가 있다. 미토콘드리아의 산화 스트레스를 감소시켜 미토콘드리아 관련 단백질의 mRNA 전사를 증가시킨다.
C) 카페인(caffeine)
카페인 분자의 구조
카페인(caffeine)은 알칼로이드의 일종이다. 커피 나무, 차, 구아바 열매 등에 존재하며, 코코아와 콜라 열매에도 약간 존재한다. 콜라, 초콜릿 등에도 포함되어 있으며 승화하는 특성이 있다. 이들 식물은 해충을 죽이기 위해 카페인을 사용한다.
플로보노이드 가운데 특히 에피카테킨(epicatechin)이 많아 심혈관 건강 효과가 있다. 플로보놀이 풍부한 코코아를 섭취하면 혈중 산화질소가 급격하게 상승하여 혈관 확장 및 미세 혈류 순환이 증진된다. 그러나 생(raw) 코코아를 섭취할 때만 이와 같은 건강 효과를 기대할 수 있다. 조리 과정 및 알칼리화 등 가공 과정에서 플라보노이드가 파괴되기 때문이다. 그러나 다크 초콜렛에도 소량의 플라보놀을 함유한다.
지방을 제거하지 않은 전유(whole milk)에 밀크 초콜렛을 가하면 전체 코코아 함량이 감소되고 포화지방이 증가하여 코코아의 심장 건강 효과가 줄어든다. 그럼에도 불구하고 다크 초콜렛은 단기적으로 LDL 콜레스테롤이 감소한다.
플라보놀이 풍부한 코코아는 심장병 및 암 발병을 감소시키고 학습 능력 및 기억력 개선등 뇌 건강 효과가 있다. 혈압도 떨어진다. 고령자를 대상으로 15년간 관찰한 결과 규칙적으로 코코아를 섭취한 사람들은 심혈관 질환에 의한 사망률이 50% 감소되고 모든 원인에 의한 사망률이 47% 감소되었다.
초콜렛과 코코아는 고농도의 산틴(xanthine), 특히 테오브로민(theobromine)과 소량의 카페인을 함유한다. 초콜렛에는 테오브로민(theobromine)과 페닐에칠아민(phenethylamine)등 알칼로이드가 함유되어 인체에 생리적 효과를 나타낸다 초콜릿에 들어 있는 테오브로민은 말, 개, 앵무새, 쥐, 고양이(특히 새끼 고양이) 등의 동물에게 독성이 있다. 이들에게 초콜릿을 먹일 경우 테오브로민이 분해되지 않은 채 20시간 동안 혈액 속에 남아 있게 되어 간질, 심장마비, 내출혈 등을 초래할 수 있고 죽을 수도 있다 테오브로민은 뇌의 세로토닌 농도와 관련된다
코코아나 다크초콜렛은 순환계 건강에 이득 효과가 있다. 또한 항암, 뇌 자극제, 기침 방지, 지사제 효과가 있다. 최음 효과는 아직 밝혀지지 않았다.
반면에 energy-rich food이기 때문에 과량을 섭취하면 비만을 초래한다. 초콜렛의 고칼로리는 제조할 때 첨가한 슈가나 지방 때문이며 이들 성분 때문에 중독성이 생긴다. 다크 초콜렛은 밀크 초콜렛, 화이트 초콜렛, 고 칼로리 초콜렛보다 건강에 좋고 중독성도 덜하다. 일부 초콜렛 타입은 경미한 납중독을 보인다. 또한 초콜렛은 많은 동물에게 독성을 보이는데 이들 동물은 테오브로민을 대사시킬 수 없기 때문이다. 뇌활동을 증가시키고 열정적인 키스 때보다 더 강력하게 맥박이 올라간다.
초콜렛과 코코아 분말을 캡슐 형태로 섭취하면 다이어트 효과도 있다. 그러나 밀크 초콜렛, 화이트 초콜렛, 지방 함유 우유와 다크 초촐렛을 함께 음용할 경우에는 이와 같은 건강 효과가 상쇄된다.
가공한 코코아 분말(Dutch chocolate) 또는 알칼리로 가공할 경우에는 생(raw) 코코아 분말에 비해 항산화 능력이 상당히 떨어진다. 코코아를 알칼리로 가공하면 플라보노이드가 대부분 파괴된다.
초콜렛 지방 가운데 1/3은 포화지방(스테아르산)과 단일 불포화 지방(올레산)이다. 그러나 스테아르산은 다른 포화지방과 달리 혈중 LDL 콜레스테롤을 증가시키지 않는다. 다량의 다크 초콜렛과 코코아는 혈중 LDL 콜레스테롤을 증가시키지 않은 것으로 추정된다. 일부 연구에서는 오히려 낮추는 것으로 나타났다. 소량이라도 다크 초콜렛을 주기적으로 섭취하면 심장 발작 위험이 줄어든다.
코코아 플로보노이드가 항암 효과가 있다는 실험실 연구도 있다. 그러나 더 연구가 필요하다. Formulated 타입의 코코아가 뇌기능 개선제(nootropic) 효과를 보이고 가령에 의한 뇌기능 저하를 지연시킨다는 연구 결과도 있다. 코코아에 근거한 처방 약물이 잠재적으로 당뇨병, 치매, 기타 질환을 경감시킨다는 연구도 있다. 또한 기침을 경감시키는데 효과적이라고 주장하기도 한다 테오브로민 성분이 기침약인 코데인보다 1/3 더 효과적이며 초콜렛이 목구멍을 진정시키고 습기를 제공하기 때문이다. 플라보오이드는 또한 설사를 억제한다. 초콜렛의 지사 효과가 제시되고 있다 비만
납 중독
동물 독성 –테오브로민 독성(theobromine poisoning)
초콜렛은 온도 및 습도가 적절한 장소에서 포장되어야 한다. 또한 반드시 포장지로 싸야하고 암소에 저장하여 햇볕을 피한다. 초콜렛 저장을 잘 못하면 여러 형태의 "blooming effect(果粉 효과, 과일 표면에 생긴 흰가루)"가 나타난다. 차단하지 않고 냉동하면 습기를 흡수하여 흰색을 띤 색깔 변화를 야기한다. 이것은 지방과 슈가 결정이 초콜렛 표면으로 올라온 것이다. 초콜렛은 극한적 온도 변화에 의해(냉장고, 뜨거운 곳) 유성 질감(oily texture)을 초래한다. 과분이 생긴 초콜렛은 먹기가 찝찝하나 섭취해도 큰 문제는 없다.
코코아 및 초콜렛의 용도
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