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- 고급 초콜릿에 사용되는 코코아에 은은한 향을 부여하는 미생물을 최초로 발견
- 잘 발효된 코코아 콩은 복잡한 풍미를 나타내며 약간 쓰거나 신맛이 난다
- 코코아 발효 과정에서 여러 박테리아와 곰팡이가 동시에 또는 순차적으로 작용
- 미생물 중에는 에르위니아세아과, 아세토박터세아과,사카로미세타세아과 곰팡이가 우세
- 표준화되고 과학적으로 타당한 공정으로의 전환 가능

고급 초콜릿 레시피 해독
코코아 발효 과정에서 어떤 미생물이 최고의 초콜릿 맛을 보장할까

미생물 조력자:
연구진은 고급 초콜릿에 사용되는 코코아에 은은한 향을 부여하는 미생물을 최초로 발견했다. 발효를 통해 이러한 박테리아와 곰팡이는 쓴맛이 나는 코코아를 맛있는 초콜릿 원료로 변화시킨다. 이러한 미생물의 발견으로 이제 코코아를 더욱 특수하게 발효하는 것이 가능해졌다. 이를 통해 특정 원산지의 원두만으로 프리미엄 초콜릿을 생산할 수 있게 될 것이다. 

▲ 코코아 열매 © Mimi Chu Leung

초콜릿을 먹으면 기분이 좋아지는 것은 그렇게 만드는 서분 덕분이다. 하지만 달콤한 초콜릿은 이러한 이유뿐만 아니라 부드럽게 녹는 질감과 복합적인 향 때문에도 인기가 있다. 초콜릿은 초콜릿의 고유한 맛, 특히 수확 후 코코아 열매의 발효가 중요한 역할을 한다. "농장 주변의 박테리아와 곰팡이가 콩을 분해하여 초콜릿의 최종 맛과 향을 결정하는 중요한 화합물을 생성한다"고 노팅엄 대학교의 데이비드 고폴찬(David Gopaulchan)은 설명했다.

코코아 발효의 비밀

이러한 미생물 과정을 통해서만 쓴맛이 나는 코코아가 초콜릿의 향긋한 원료가 된다. 고폴찬과 그의 팀은 "발효되지 않은 코코아 콩은 로스팅 과정에서 풍미가 거의 나지 않고 쓰고 신맛이 나는 경향이 있다"며 "반면에 잘 발효된 코코아 콩은 복잡한 풍미를 나타내며 약간 쓰거나 신맛이 난다"고 설명했다.

지금까지 발효 과정을 제어하는 것은 어려웠다. 성공 여부는 코코아 농장의 위치와 그곳에 자연적으로 서식하는 미생물에 달려 있다. 문제는 어떤 미생물이 코코아 발효를 일으키고 콩을 어떻게 분해하는지에 대한 이해가 이전에는 부분적으로만 이루어졌다는 것이다.

▲ a. 이 지도는 본 연구에서 평가된 콜롬비아의 세 코코아 재배 지역(산탄데르, 우일라, 안티오키아)의 코코아 농장을 보여준다. b. 본 연구에서 수행된 현장 콩 발효 분석의 개략도. 농장에서 재배된 코코아 품종의 유전자형을 SNP 분석을 통해 분석했다. 발효 중인 콩의 온도, pH, 색상 변화를 매일 기록했으며, 미생물 군집은 옥스포드 나노포어 메타게놈 샷건 시퀀싱을 사용하여 특성화했다. 발효 및 건조 후, 콩을 코코아 액으로 가공하여 관능 평가 및 대사체학을 통해 분석했다. 이 도표는 BioRender를 사용하여 제작되었다. Gopaulchan, D. (2025) https://BioRender.com/t56v367 (출처:(출처:Published: 18 August 2025 / A defined microbial community reproduces attributes of fine flavour chocolate fermentation / nature microbiology)

미생물 팀, 초콜릿 풍미를 만들다

고폴찬과 그의 팀은 이 문제를 더욱 자세히 조사했다. 이를 위해 연구진은 콜롬비아의 세 곳 농장에서 카카오 콩 샘플을 채취하여 DNA 염기서열 분석을 통해 어떤 미생물이 카카오 콩에 서식하는지 분석했다. 또한 미생물이 생성하는 분자, 온도와 pH가 카카오 콩의 발효 과정에 미치는 영향, 그리고 며칠에 걸친 발효 과정에서 나타나는 맛에 미치는 영향을 조사했다.
 

분석 결과, 코코아 발효 과정에서 여러 박테리아와 곰팡이가 동시에 또는 순차적으로 작용하는 것으로 나타났다. 미생물 중에는 에르위니아세아과(Erwiniaceae), 아세토박터세아과(Acetobacteraceae), 그리고 사카로미세타세아과(Saccharomycetaceae) 곰팡이가 우세했다. 이러한 과에는 아세트산 박테리아와 효모가 포함된다. 분석 결과, 이들의 효소는 코코아 원료를 다양한 단맛, 과일맛, 그리고 풍미 있는 향미 물질로 전환한다. 발효 과정에서는 온도가 상승하고 콩의 pH 값이 감소하며, 이는 미생물의 활동에 영향을 미친다.

 

48시간 후 미생물 변화

하지만 이것이 전부는 아니다. 분석 결과 코코아 발효 과정에서 미생물 군집의 구성이 크게 변한다는 사실도 밝혀졌다. 고폴찬과 그의 동료들은 "발효 초기와 후기 사이에 미생물 군집에 상당한 변화가 있다"고 보고했다. 처음 24시간 동안에는 특정 효모와 에르위니아세아(Erwiniaceae) 박테리아가 우세하지만, 약 48시간 후에는 아세토박터세아(Acetobacteraceae) 박테리아가 우세해진다.

▲ e. 이미지는 발효의 시작(0시간)부터 끝(168시간)까지 코코아 콩의 일일 모습을 보여준다. (출처:Published: 18 August 2025 / A defined microbial community reproduces attributes of fine flavour chocolate fermentation / nature microbiology)

연구진은 각각의 효소, 대사 경로, 그리고 생성물의 조합이 코코아 발효 과정에서 원두와 그로부터 생산되는 초콜릿의 독특한 풍미를 만들어낸다고 설명했다. 전문 시음가들은 미생물 조합에 따라 서로 다른 미묘한 풍미가 발현된다는 것을 확인했다. 따라서 쓴맛이 적은 고품질 고급 초콜릿에는 특별한 조성의 미생물 발효 보조제가 필요하다.

실험실에서 맞춤형 코코아 발효

이러한 지식을 통해 이전보다 더욱 구체적으로 코코아 발효에 영향을 미칠 수 있는 가능성이 열렸다. 초기 실험에서 고폴찬과 그의 동료들은 실험실에서 자연적인 과정을 모방했다. 그들은 다섯 가지 박테리아와 네 가지 곰팡이로 구성된 미생물 군집을 선택하여 통제된 조건에서 코코아를 발효시켰다.

이 레시피를 사용해 연구진은 코코아 콩의 원산지와 관계없이 고급 초콜릿에 적합한 향과 세련된 풍미를 지닌 특수 발효 코코아 콩을 생산할 수 있었다. 전문 시음가와 실험실 분석 결과, 이 초콜릿은 코코아 농장에서 자연 발효를 통해 생산된 고급 초콜릿에 사용된 코코아와 동일한 향을 함유하고 있음이 확인되었다.

초콜릿 생산의 새로운 시대?

이것은 초콜릿 생산의 새로운 시대를 열 수 있다. 어떤 출처의 코코아에든 원하는 미생물을 첨가함으로써 일관된 품질과 맛을 가진 고품질 초콜릿을 생산할 수 있다. 고폴찬에 따르면, 수 세기 전 맥주와 치즈의 경우처럼, 이제 초콜릿도 "자연스럽고 통제되지 않은 발효에서 표준화되고 과학적으로 타당한 공정으로의 전환"을 겪을 수 있다.

참고: Nature Microbiology, 2025; doi: 10.1038/s41564-025-02077-6
출처: Nature, 노팅엄 대학교

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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