■ 알쓸커잡 (알면 쓸모 있는 커피 잡학지식) ■
제12편. 카페인
◆ 시작에 앞서 ◆
제 블로그를 정주행 하고 계신 분들이 혹시나 계시다면, 카페인에 대한 내용을 다루기 전, 디카페인 프로세스를 먼저 다뤘다는 사실을 아셨을 겁니다.
이번엔 커피가 가진 가장 유명한 성분인 카페인에 대해 간단히 알아보겠습니다.
◆ 카페인(Caffeine) ◆
커피에서 카페인이라는 물질을 발견하고 분리를 한 최초의 사람은 독일의 화학자인 프리드리프 페르디난트 룽게(Friedlieb Ferdinand Runge)입니다. 그는 1819년 독일의 시인이자 소설가, 과학자인 요한 볼프강 폰 괴테(Johann Wolfgang von Goethe)의 요청에 의해 커피를 연구합니다. 당시 룽게는 나이트셰이드(Nightshad)e라는 동공 확장에 관련된 연구를 진행하고 있었습니다. 이 사실을 알게 된 괴테가 룽게에게 자신이 가진 커피를 전달해 주면서 연구를 요청한 것입니다.
최초로 카페인이라는 성분을 분리한 룽게는 이 물질을 'Kaffebase'a base that exists in coffee라고 불렀습니다.
그리고 이와 비슷한 시기인 1821년에 프랑스의 화학자인 피에르 장 로비케(Pierre Jean Robiquet)와 피에르 조세프 펠레티에(Pierre Joseph Pelletier), 조세프 비에나이메 카벤투(Joseph Bienaimé Caventou)가 커피에서 카페인을 분리하는 연구를 성공시킵니다.
비슷한 시기에 많은 화학자들이 카페인을 분리하면서 카페인을 분리한 최초의 화학자가 누구냐에 대한 논박이 있었으나 스웨덴의 화학자인 야콥 베르셀리우스(Jacob Berzelius)가 룽게의 최초 발견을 인정하면서 이에 대한 논란이 정리되었습니다.
그러나 카페인이라는 용어는 프랑스어에서 유래하였습니다. 룽게가 자신의 저서에서 카페인을 kaffebase라고 소개를 한 것에 반해, 카페인에 관한 펠레티에의 연구를 프랑스에서 기사로 쓰면서 이 프랑스어로 커피를 뜻하는 Cafeine에서 유래하여 이 성분을 카페인이라고 소개하면서 이 성분의 명칭이 카페인이 되었다고 베르셀리우스가 말하였습니다. 1)
1) Caffeine, noun (feminine). Crystallizable substance discovered in coffee in 1821 by Mr. Robiquet. During the same period – while they were searching for quinine in coffee because coffee is considered by several doctors to be a medicine that reduces fevers and because coffee belongs to the same family as the cinchona [quinine] tree – on their part, Messrs. Pelletier and Caventou obtained caffeine; but because their research had a different goal and because their research had not been finished, they left priority on this subject to Mr. Robiquet. We do not know why Mr. Robiquet has not published the analysis of coffee which he read to the Pharmacy Society. Its publication would have allowed us to make caffeine better known and give us accurate ideas of coffee's composition...
◆ 화학적 시선에서의 카페인 ◆
카페인은 퓨린(Purine)계의 크산틴 알칼로이드(xanthine alkaloid) 합성 물질입니다. 녹는점은 235~238℃입니다. 순수한 카페인은 쓴맛이 나며 흰색이고 향이 나지 않는 무취의 특징을 가지고 있습니다. 더 자세한 내용은 위키피디아의 내용을 참고해 주세요.
◆ 카페인의 효과 ◆
카페인이 인체에 흡수가 되면 신경계와 호흡계, 심혈관계 등 영향을 주게 됩니다. 이 영향은 대부분 일시적인 효과를 줍니다.
* 중추신경계 자극
카페인의 효과 중 가장 널리 알려진 효능은 바로 중주 신경계의 자극입니다. 이를 통해 우리는 피로와 졸음을 감소시킵니다. 카페인은 수면을 지연시키거나 집중력과 주의력을 향상하기도 합니다. 이 효과는 카페인을 섭취한 뒤 1시간 내에 활성화되며 보통 3~4시간 후에 효과가 사라집니다.
* 운동 보조 효과 및 체중 감소
또 하나의 효과는 최근에 알려진 운동 보조제로서의 효과입니다. 카페인은 유산소 운동에서 운동 능력을 향상한다고 확인되었습니다. 적당량의 카페인(5mg/kg)은 운동 능력을 향상하며 기초대사량을 증가하기도 하며, 특히 운동 전 카페인을 섭취하면 지방 산화를 증가시킵니다.
* 심리적 효과
적당량의 카페인은 우울증 증상 감소 및 자살 위험 감소에 영향을 줍니다. 일부 문헌에서는 카페인이 행복감을 주는 물질이라 명시되어 있지만, 이는 증명되지 않은 정보입니다.
* 카페인의 의료 활용
- 미숙아의 기관지 이형성증의 예방 및 치료에 사용됩니다. 이를 통해 치료 중 체중 증가를 개선하며 뇌성마비 발생률을 감소시키며 언어 및 인지능력의 지연을 감소시키기도 합니다.
- 미숙아의 무호흡증의 1차 치료법으로 사용됩니다.
- 종종 천식 환자들의 치료를 위해 카페인이 함유된 음료를 사용합니다. 이런 방법에 대한 효과에 대한 증거는 아직 부족하지만, 저용량의 카페인이 천식 환자의 기도 기능을 최대 4시간 동안 5~18% 증가시켰다는 연구 결과도 있습니다.
- 파라세타몰이나 이부프로펜 같은 일반적으로 처방되는 진통제에 카페인(100~130mg)을 추가하면 통증 완화 기능이 향상됩니다.
- 복부 수술 후 카페인을 섭취하면 장의 기능 회복이 단축됩니다.
- 알츠하이머에 대한 카페인의 신경 보호 효과 성분이 확인되었지만 이에 대한 효과는 아직 증명되지 않았습니다.
- 카페인을 정기적으로 섭취하면 간경변증을 예방할 수 있습니다. 간 질환이 있는 사람에게는 간 질환 진행을 낮추고 간 섬유증의 위험을 줄이며 간암에 대해 보호 효과를 얻을 수 있습니다. 이 효과는 커피의 음료 제조 방법에 관계없이 커피 섭취로 인한 카페인의 효과로 연구 결과 1) 확인이 되었습니다.
- 고산병의 증상을 줄이는 효과가 있습니다.
- 몇몇 연구 결과에서는 제2형 당뇨병의 위험 감소, 파킨슨병의 발병 위험을 줄이고 진행을 늦출 수 있다는 결과가 있습니다.
1) "커피와 간". 영국 간 트러스트. 2023년 5월 12일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2023년 5월 12일에 확인함.
◆ 카페인의 부작용 ◆
어떤 음식이든 성분이든, 과도한 섭취는 부작용을 유발합니다.
* 과도한 위산 운동
카페인이 들어간 음료의 섭취는 위장 운동과 위산 분비에 영향을 미칩니다.
* 폐경기 여성의 뼈 손실
폐경기의 여성이 과도한 카페인을 섭취하면 뼈 손실이 가속화될 수 있습니다.
* 소변량 증가
다량의 카페인(최소 250~300mg)을 섭취하면 소변량이 증가합니다. 급격한 소변량의 증가는 탈수를 유발할 수 있습니다. 그러나 카페인을 만성으로 섭취하는 사람은 이에 대해 내성이 생기기도 합니다.
* 심리적 문제 발생
카페인을 다량으로 섭취하면 경미한 불안, 불면, 수면 장애, 협응력 감소 등의 경미한 증상을 유발합니다. 특히 파킨슨병 환자에게 다량의 카페인 사용은 불안과 공황 장애를 유발합니다.
* 카페인 중독
카페인 중독에 대한 관점은 '중독을 어떻게 정의 내릴 것인가'에 따라 달라집니다. 일반적으로 카페인 중독이 강박적으로 카페인 섭취를 요구하지 않기에 이 관점에서는 중독성이 있다고 판단하지 않습니다만, 일부 중독 진단 모델 1)에서는1) 카페인 중독에 대한 카테고리가 존재합니다.
카페인의 금단 증상에 대해 발생 빈도는 11% 정도로 높지 않으나 매일 100mg 이상을 섭취한 사람의 경우 집중력 장애, 우울한 기분, 두통 및 피로 증상을 호소하기도 합니다.
*혈압 상승
카페인을 섭취하면 혈압 상승 및 긴장감이 일부 발생합니다.
*녹내장 환자의 안압 증가
녹내장 환자에게 카페인 섭취는 안압의 상승으로 연결되지만, 정상인의 경우 영향이 없습니다.
1) ICDM-9, ICD-10과 같은 중독 진단 모델에서는 카페인 중독 카테고리가 존재합니다.
◆ 1일 섭취량 ◆
카페인의 1일 섭취량에 대해 캐나다 보건부는 400mg 이하로 권장합니다. 카페인에 대한 반응은 체중, 건강 및 신진대사 능력에 따라 차이를 보입니다.
다음은 Mayo clinic이라는 사이트에서 공유하는 1회 제공량 당 카페인에 대한 정보입니다.
|
음료 종류
|
음료 용량(ml)
|
카페인(mg)
|
|
브루잉커피(필터커피)
|
237
|
96
|
|
에스프레소
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30
|
64
|
|
인스턴트커피
|
237
|
62
|
|
홍차(블랙티)
|
237
|
47
|
|
녹차
|
237
|
28
|
|
콜라
|
237
|
22
|
|
에너지 드링크
|
237
|
71.9
|
* 어린이 및 청소년
어린이의 연령대에 따라 1일 권장 카페인 섭취량이 다릅니다.
|
연령대
|
일일 최대 카페인 권장 섭취량
|
|
4-6
|
45mg(카페인 함유 청량음료 355ml 수준)
|
|
7-9
|
62.5mg
|
|
10-12
|
85mg(커피 반잔)
|
어린이의 카페인 섭취를 피해야 한다고 권장합니다. 특히 고용량의 카페인 섭취는 어린이에게 생리적, 심리적으로 나쁜 영향을 끼칩니다. 그러나 어린이의 성장을 카페인이 방해한다는 증거는 없습니다. 캐나다 보건부는 어린이의 카페인 권장 섭취량을 체중 1kg당 2.5mg 이하로 권장합니다. 이는 청소년의 경우에도 적용됩니다.
* 임산부
임산부의 경우 카페인의 섭취를 하루 200mg 미만으로 제한해야 한다고 권합니다. 임산부의 카페인 섭취량이 많을 경우 저제충의 출산 위험이 높아진다는 연구 결과가 있습니다. 특히 다량의 카페인(매일 300mg 이상)을 매일 섭취하는 여성의 경우 임신 후 유산의 위험성이 높아집니다.
일부 연구 결과에서는 카페인의 섭취로 기형아 출산 혹은 성장 지연의 위험이 증가하지 않는다는 연구 결과도 존재합니다.
모유 수유를 하는 경우에도 이 섭취량이 권고됩니다.
◆ 커피에 왜 카페인이 있는 걸까? ◆
장미꽃에 가시가 생긴 이유가 아름다운 모습에 꽃이 자주 꺾이는 바람에 가시다 돋아났다는 말이 있기도 합니다.
커피에 카페인이 생긴 이유는 바로 곤충으로부터 자신을 보호하기 위해서 생겨났다고 합니다. 카페인은 식물의 천연 살충제 역할을 합니다. 또한 꿀벌의 보상 기억을 향상해서 번식 성공률을 향상시킨다고 합니다. 그리고 수정의 과정에서 병원성 진균의 침투나 정착을 억제하기도 합니다.
◆ 마침 ◆
이번에는 커피의 가장 유명한 성분인 카페인에 대해 알아보았습니다.
이번 내용을 통해 카페인의 긍정적인 부분과 부정적인 부분을 이해하시는 데 도움이 되었으면 좋겠습니다.
다음에는 다른 커피 관련 이야기를 적어보겠습니다.
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