Sensomics profiling of lactic acid bacteria fermented robusta coffee : Chemical and sensory transformations

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study investigates the effects of lactic acid bacteria (LAB) fermentation on the sensory and chemical properties of Robusta coffee. Eighteen coffee samples were prepared by varying fermentation times (0, 6, 12, 24, 36 hours) and LAB strains (Pediococcus acidilactici HW01, Leuconostoc citreum HW02, Lacticaseibacillus rhamnosus GG). The electronic tongue analysis revealed increased sourness and astringency, alongside decreased bitterness and sweetness in fermented coffee. Sourness was attributed to reduced pH caused by lactic and organic acids, while bitterness reduction was attributed to the reduction in trigonelline content. Chlorogenic acid content increased significantly due to microbial enzyme activity and thermal processing during sterilization. Furthermore, volatile compound analysis showed elevated levels of furans, enhancing coffee’s aroma. Sensory evaluation highlighted improved consumer preference for short-term fermentation (Lc6H), suggesting optimal conditions for balancing flavor. These findings provide valuable insights into optimizing fermentation and processing techniques to improve Robusta coffee’s market potential.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 로부스타 커피에 대한 유산균 발효가 관능적 및 화학적 특성에 미치는 영향을 규명하고자 하였다. 실험에는 발효 시간(0, 6, 12, 24, 36시간)과 유산균 균주(Pediococcus acidilactici HW01, Leuconostoccitreum HW02, Lacticaseibacillus rhamnosus GG)를 달리하여 총 18개의 커피 샘플을 제조하였다. 전자혀 분석 결과, 발효된 커피는 신맛과 떫은 맛이 증가하고 쓴맛과 단맛은 감소하는 경향을 나타냈다. 신맛 증가는 젖산및 유기산에 의한 pH 감소와 관련이 있었으며, 쓴맛 감소는 카페인과 트리고넬린 함량의 감소와 관련이 있었다. 또한 클로로겐산 함량은 미생물 효소활성과 멸균 과정에서의 열처리로 인해 유의적으로 증가하였으며 이는 커피의 떫은맛과 관련이 있었다. 휘발성 화합물 분석에서는 발효에 따라 퓨란류 의 함량이 증가하고 피라진, 피리딘류의 함량은 감소하여 커피의 향미가 강화되었음을 확인하였다. 또한 독성물질인 알파다이파보닐은 낮아진 pH로 인해서 유의적으로 감소한 것을 확인하였다. 관능 평가에서는 단기 발효된 커피(Lc6H)가 가장 높은 소비자 기호도를 보여, 균형 잡힌 풍미를 위한 최적의 발효 조건으로 제안되었다. 본 연구는 로부스타 커피의 향미 복합성과 시장 경쟁력 향상을 위한 발효와 가공 조건 최적화에 기초 자료를 제공한다

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. Introduction 1
• Ⅱ. Materials and methods 4
• 2.1 Chemical reagents and materials 4
• 2.2 Preparation of Lactic acid bacteria starter 6
• 2.3 Preparation of coffee samples 7
• 2.4 Microbial growth 10
• 2.4.1. Viable cell count 10
• 2.4.2 pH 10
• 2.5 Color assessment 11
• 2.6 Analysis of Non-volatile Compounds (Caffeine, Trigonelline, and Chlorogenic Acid) 12
• 2.7 Analysis of Volatile Compounds 16
• 2.8 Analysis of α-Dicarbonyl compounds 19
• 2.9 Sensory evaluation of fermented Coffee 23
• 2.9.1 Electronic tongue analysis 23
• 2.9.2 Consumer acceptance test 27
• 2.10 Statistical analysis 28
• Ⅲ. Results and discussion 29
• 3.1 Microbial growth 29
• 3.2 Color assessment 33
• 3.3 Non-volatile compounds (caffeine, trigonelline and chlorogenic acid) 35
• 3.4 Volatile compounds 40
• 3.5 α-Dicarbonyl compounds 57
• 3.6 Sensory evaluation 61
• 3.6.1 Electronic tongue analysis 61
• 3.6.2 Consumer acceptance test 64
• 3.7 Principal component analysis (PCA) 67
• Ⅳ. Conclusion 69
• Ⅴ. References 70
• 국문 요약 77