• 에너지공학
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• 제26권4호
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• pp.14-22
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• 2017

한국뿐만 아니라 전 세계적으로 커피의 소비는 증가하고 있다. 그에 따라 발생하는 커피부산물 또한 증가하고 있지만 이를 처리하기 위한 방안이나 기술은 현재 부족한 상태에 있으며, 부산물에 의한 환경문제 또한 그 문제점이 대두되고 있다. 이러한 환경문제를 해결하기 위해서 최근 커피부산물을 활용하기 위한 친환경적인 방법과 재활용을 목적으로 한 다양한 연구가 진행되고 있으며, 커피부산물 또한 저렴한 친환경 소재가 될 수 있어 최근까지 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 커피 부산물의 종류와 특성을 이해하고, 현재까지 연구되어 온 커피부산물을 활용할 수 있는 방법에 대한 동향을 분석하였으며, 한국 내 서울시의 커피찌꺼기 현황을 파악 하고 현재 진행되고 있는 서울시의 커피찌꺼기 처리 방안에 대해 논의 하였다.

• 한국포장학회지
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• 제30권1호
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• pp.1-14
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• 2024

환경문제에 대한 관심이 증가함에 따라 지속가능한 소재에 대한 요구가 증가하고 있다. 전 세계적으로 커피는 가장 많이 소비되는 음료이며, 커피음료의 가공 및 소비로 발생하는 커피 부산물에는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌, 지질 및 생리활성물질 등이 풍부하지만 대부분 폐기되는 실정이다. 따라서, 많은 연구자들이 커피 부산물을 고부가가치 소재로 개발하기 위하여 노력하고 있다. 본 총설에서는 고분자/커피 은피 복합화 연구, 커피 은피로부터 셀룰로오스 추출 및 응용연구, 고분자/커피찌꺼기 복합화 연구, 커피찌꺼기로부터 셀룰로오스 추출 및 이를 활용한 연구, 커피찌꺼기로부터 지질 추출 및 이를 활용한 PHAs합성, 가소제로써 커피찌꺼기로부터 추출한 지질의 응용가능성 연구 등에 대하여 조사하였다. 선행 연구에서는 커피 부산물인 커피 은피 및 커피찌꺼기 자체를 고분자와 혼합하여 복합소재를 제조하고 물성을 평가하는 연구는 광범위하게 수행되고 있는 것으로 확인되었다. 하지만, 커피 은피 및 커피찌꺼기로부터 나노셀룰로오스를 추출하거나, 상대적으로 친수성인 커피 부산물과 소수성인 석유계 고분자 또는 생분해성 고분자와 복합화 시 상용성 개선과 관련된 커피 부산물의 표면 개질 및 상용화제 도입 등의 연구는 부족함을 확인하였다. 또한 커피 부산물로부터 추출한 지질을 활용하여 PHAs를 합성하는 연구가 일부 진행되고 있지만 합성된 PHAs를 활용하여 포장소재로의 제조 및 응용에 관한 추가적인 연구가 필요하다고 사료된다. 또한, 커피찌꺼기의 발생량 대비 국내외 관리방안 마련 및 제품 적용 시 안전성 평가방법에 관한 연구는 거의 실시되지 않아 이에 대한 추가적인 연구가 필요하다고 판단된다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제40권3호
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• pp.570-578
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• 2023

커피 부산물을 이용하여 대체실험동물 모델인 제브라피쉬 배아 독성 및 미백 효능에 대한 실험을 진행하였다. 커피 부산물 추출물을 처리한 배아 독성 실험의 결과 24, 48, 72hpf에서 125ppm 농도에서는 각각 3, 3, 5%로 응고율을 나타냈다. 배아의 부화율은 최고 농도인 125ppm에서 73%를 나타냈다. 제브라피쉬 치어의 심장 박동수 실험에서 72hpf 후 심박수가 125ppm 농도에서 153회/60s'로 확인되었다. 음성대조군은 148회/60s'으로 대조군의 비해 심박수의 변화가 크지 않았으며, 낮은 독성을 나타냈다. 또한 미백효능을 평가한 결과 커피 부산물 추출물의 농도가 증가할수록 멜라닌 형성이 저해되는 것으로 나타났다. 본 연구 결과를 통해 천연 유래 부산물 소재가 화장품 원료로 활용할 수 있다는 가능성을 제안하며, 천연 부산물의 부가가치를 높이는 연구 예시로서 화장품 산업에 활용되기를 기대한다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제33권3호
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• pp.606-613
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• 2016

본 연구는 커피부산물의 화장품 소재로서의 활용가능성을 평가하기 위해 커피부산물을 유기용매인 n-hexane을 이용하여 $60({\pm}10)^{\circ}C$에서 24시간동안 교반하며 추출하여 실험을 수행하였다. B16F10 melanoma cell line과 RAW264.7 macrophage cell line에서의 커피박 추출물의 세포독성을 water solubletetrazolium salt-1 assay로 평가하였다. 또한 free radical 소거능을 측정하기 위해 DPPH법을 사용하여 항산화를 평가하였으며, 항균력 검색을 위해 Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis, Escherichia coli, Candida albicans를 이용하였다. 실험결과 B16F10 murine melanoma cells에서 커피부산물 추출물을 처리한 군은 $0.125{\sim}2{\mu}{\ell}/m{\ell}$ 농도에서, RAW 264.7 macrophage cells에서는 0.125부터 $0.5{\mu}{\ell}/m{\ell}$ 농도에서 세포독성을 나타내지 않았다. 항산화 실험 결과 커피박 추출물은 농도 의존적인 DPPH radical 소거능을 보였다. 또한 커피박 추출물의 항균 효능을 측정하기 위해 Paper disc법을 이용하였으며 그 결과 Straphylococcus epidermidis, Straphylococcus aureus, Escherichia coli, Candida albicans에서 각각 $11.3{\pm}0.4$, $12.{\pm}0.7$, $12.0{\pm}0.0$, $0.0{\pm}0.0mm$의 clear zone을 나타내었다. 이러한 결과는 커피박 추출물의 화장품 소재로서의 가치를 제안할 수 있다.

• 한국식품저장유통학회지
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• 제23권4호
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• pp.560-567
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• 2016

본 연구는 커피의 부산물로 발생되는 커피박으로 침출주를 제조함으로써 커피박의 산업적 활용 가치 재고를 알아보기 위하여 진행되었다. 커피박의 항산화 활성과 생리활성 물질을 분석, 비교하기 위하여 커피와 커피박을 각각 25%와 35% 담금술에 침지하여 CL, CGL를 제조하였다. 제조한 담금술을 대학생을 대상으로 관능평가를 실시한 결과 상대적으로 CGL가 CL에 비해 상대적으로 우수한 기호도를 보였다. 기호도가 높은 CGL와 기호도가 낮은 CL의 항산화 활성 정도를 비교하기 위해 동량의 건조물을 이용해 총 페놀 함량과 항산화 활성 실험을 실시하였다. 총 페놀 함량 분석 결과 35% CGL(1개월)이 $1,000{\mu}g/mL$에서 169.5 mg GAE/g of dried extract으로 가장 높게 나왔고, 항산화 활성 실험 결과 CE와 CL, CGL 모두 유사한 DPPH 라디칼 소거활성과 FRAP 활성을 나타내었다. 따라서 커피 가공 부산물인 커피박에도 DPPH 라디칼 소거활성과 FRAP 활성을 유도하는 phytochemical로서의 생리활성 물질이 잔존하는 것으로 판단된다. 결국 커피박에도 커피와 유사하게 생리활성 물질이 존재하는지 알아보기 위하여 동량의 건조물을 이용해 HPLC 정성 정량 분석을 실시한 결과 CGL(35.0~38.5 mg/g of dried extract)는 CE(34.9 mg/g of dried extract)에 비해 클로로겐산 함량이 0.3~10.5% 가량 더 많았고, CGL(39.2~42.1 mg/g of dried extract)는 CE(35.6 mg/g of dried extract)에 비해 카페인 함량이 10.0~18.2% 가량 더 많은 것으로 나타났다. 본 연구 결과를 종합해볼 때, 커피 가공 부산물인 커피박이 대표적인 생리활성 물질로 알려진 클로로겐산과 카페인을 일정 수준 이상으로 함유하고 있어 커피와 유사한 라디칼 소거활성 등 in vitro 항산화 활성을 가지고 있음을 확인하였다. 더불어 침출주의 경우 커피 대비 기호도도 상대적으로 우수하여 산업적으로 충분히 활용 가능할 것으로 판단된다.

• 한국응용과학기술학회지
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• 제37권6호
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• pp.1678-1686
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• 2020

본 논문은 농업부산물인 왕겨를 사용하여 목제펠릿 이용 가능성을 도출하고자 하였으며 왕겨의 낮은 발열량은 팽연화 기술과 연소첨가제를 통해 개선하고자 하였다. 왕겨의 물리?화학적 분석 시 염소 함유량이 0.09%로 목재펠릿 품질 기준에 부합하지 않는 결과를 얻을 수 있었다. 팽연화 기술을 통해 왕겨를 팽연왕겨로 제작 시 염소 함유량이 감소하여 목재펠릿 기준에 준하는 0.02%의 생성물을 얻을 수 있었으며 발열량 역시 기존 3,780 kcal/kg 대비 4,280 kcal/kg로 증가된 생성물을 얻을 수 있었다. 5,000 kcal/kg 이상의 생성물을 얻기 위해 연소촉진제로 붕사, 과산화수소, 수산화나트륨을 사용했지만 발열량 개선은 미비하게 나타났다. 폐자원 바이오매스인 커피찌꺼기를 사용하여 커피유로 전환 후 팽연왕겨에 혼합하여 생성물 분석 시 커피유 15 wt% 혼합 생성물이 4,949 kcal/kg의 발열량을 나타냈다. 농업부산물인 왕겨를 목제펠릿으로 사용할 시 발열량 개선을 위해 폐자원을 사용하는 것이 바람직하다 판단되며, 본 연구의 결과에 따라 커피유를 혼합할 시 왕겨를 목제펠릿으로 충분히 사용 가능할 것이라 사료된다.

• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제41권6호
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• pp.475-489
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• 2013

본 연구는 낙엽송과 백합나무 톱밥을 이용한 펠릿의 제조 과정에서 바인더로 일정량의 유채박, 커피부산물, 수피, 솔방울, 리그닌 분말을 첨가하여 바인더의 종류 및 첨가량이 내구성을 포함한 펠릿의 품질에 미치는 영향을 알아보기 위하여 수행하였다. 바인더와 함께 제조한 펠릿의 품질은 국립산림과학원에서 고시한 목재 펠릿 품질 규격 1등급 기준을 대부분 상회하였으며, 일부 과다한 양의 바인더를 첨가하여 제조한 펠릿에서만 높은 회분 함량으로 2~3등급 기준을 만족하는 것으로 조사되었다. 바인더 종류 및 첨가량에 따른 펠릿의 내구성은 리그닌, 유채박 그리고 커피부산물을 첨가하여 제조한 펠릿에서 우수하였으며, 백합나무 펠릿은 첨가량의 증가와 함께 내구성도 향상되었다. 한편 낙엽송 펠릿의 경우 첨가량의 증가에 따른 내구성 향상 효과는 크지 않았으며, 수피와 솔방울을 바인더로 사용하였을 때 첨가량의 증가와 함께 내구성이 감소하였다. 제조된 펠릿의 광학/전자현미경 관찰을 통하여 바인더의 종류에 따른 차이를 명확하게 확인할 수 없었으나, 첨가량에 따른 차이는 명확하게 관찰할 수 있었다. 결과를 종합하면, 바인더의 첨가는 목재 펠릿의 품질 향상에 대부분의 항목에서 기여하였으며, 특히 커피부산물을 바인더로 사용하여 제조한 펠릿의 경우 모든 품질에서 뚜렷한 향상을 확인할 수 있었다. 향후 저렴한 바인더의 안정적인 확보가 이루어진다면 바인더의 첨가로 인하여 연료적 품질이 향상된 목재 펠릿의 상용화가 가능할 것으로 확신한다.

• 한국식품영양과학회지
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• 제42권1호
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• pp.134-138
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• 2013

벤조피렌은 IARC에 의해 그룹 1로 분류된 다환방향족 탄화수소 유기물로서 불완전 연소 시 부산물로 발생되며 유전독성과 발암성이 강한 것으로 알려져 있다. 벤조피렌의 오염원은 매우 다양하여 환경오염 등으로 인해 조리 또는 가공과정에서 열분해 되어 생성되는 것으로 알려져 있다. 전 세계적으로 가장 널리 음용되고 있는 대표적인 기호음료인 원두커피 또한 생두를 볶는 과정에서 고온의 배전 과정을 거치는 제조공정을 감안할 때 벤조피렌이 생성될 가능성이 있어 본 연구에서는 생두의 종류와 로스팅 정도에 따른 원두커피분말과 원두커피 추출물의 색도 및 벤조피렌 함량을 조사하였다. Hunter scale의 L값과 b값은 배전이 진행될수록 감소하는 경향을 보였고 a값은 약배전 시까지는 증가하였다가 중, 강배전으로 진행될수록 감소하는 결과를 보였다. 벤조피렌의 검출한계(LOD)와 정량한계(LOQ)는 0.03과 $0.09{\mu}g/kg$이었다. 원두커피 분말의 벤조피렌 함량은 강배전의 조건에서 로스팅한 원두분말에서만 검출되었다. 생두를 강배전 조건으로 로스팅을 실시한 경우에는 $0.142{\sim}0.757{\mu}g/kg$의 함량을 보였고 중배전 및 약배전 조건의 커피분말과 원두커피 추출물 모두 불검출의 결과를 보였다. 이는 식품의약품안전청에서 식용유지에서 벤조피렌의 기준을 $2.0{\mu}g/kg$ 이하로 설정한 기준에 미치지 않는 안전한 수준이며, 원두의 로스팅 과정이 벤조피렌이 생성되는 고온에 미치지 못하고 열원방식이 직화식이 아닌 전기적인 열풍방식으로 이루어지기 때문인 것으로 판단된다.

• 한국식품과학회지
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• 제42권6호
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• pp.676-681
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• 2010

멜라민을 첨가하는 제품들에 대한 기존의 분석법의 한계를 극복하고자 전자코를 이용하여 멜라민 첨가 진위 여부와 첨가 함량의 차이를 분석하였다. 그 결과 멜라민을 분유와 커피 크림에 농도별로 첨가하였을 때 차이가 뚜렷이 구분되었으며 이를 통해 얻은 멜라민 농도와 DF1간의 상관관계식(분유: DF1= -0.006x(멜라민 농도)+0.327, 커피 크림: DF1= -0.006x+0.316)을 바탕으로 멜라민 함량을 적은 오차 범위 내에서 예측 가능하였다. 또한 멜라민을 urea로부터 합성하는 과정에서 생성되는 부산물인 cyanuric acid는 멜라민과 유사하여 기존의 분석방법으로는 쉽게 구분되지 않지만 전자코를 통하여 확연히 구분되었다. 멜라민을 분유나 커피 크림에 첨가하였을 경우에는 농도별로 차이를 보였으며 urea 혹은 cyanuric acid 첨가 유무에 따라서는 미세한 차이는 보였지만 첨가양에 따른 일정한 경향을 나타나지 않은 것으로 보아 유사물질의 영향을 거의 받지 않으면서 멜라민 자체만의 분석이 가능한 것으로 보인다. 이러한 연구를 통하여 향후 미지의 멜라민 함량이 첨가된 1차 가공품에 대한 함유량을 분석하는 것이 가능하며 제품의 품질관리시 활용할 수 있는 대안을 제시할 수 있을 것이다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제55권3호
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• pp.358-362
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• 2017

커피침출 공정의 부산물인 커피박을 이용한 고부가가치 식품 및 화장품 소재 생산을 위해 열수추출 공정의 폴리페놀 추출인자(용매, 온도, 시간, 농도) 최적화를 수행하였다. 실험에 적용 된 모든 추출인자가 폴리페놀 생산에 유의한 효과가 있음을 확인할 수 있었고 NaOH 농도가 폴리페놀 생산에 미치는 효과가 가장 큰 것으로 평가되었다. 특히, 열수추출 보다는 산 또는 염기를 이용한 열수추출이 폴리페놀 추출 효과가 높았으며 NaOH 0.1 mol 첨가 시 증류수를 이용한 열수추출에 비해 1.5배 추출 효과가 증가하여 열수를 이용한 추출에 비해 염기-열수 추출이 보다 효과적임을 알 수 있었다. 폴리페놀 추출의 최적 조건인 $100^{\circ}C$, 2 mol NaOH와 30 min 추출 조건에서 36.5 mg GAE/g DM를 얻을 수 있었다. 이는 최적화 이전의 열수추출에서 얻은 12.5 mg GAE/g DM 대비 2.9배 증가된 결과로 커피박은 항산화 활성 등 기능성 강화 소재로 식품 및 화장품 산업에 활용이 가능할 것으로 판단된다.