เทคโนโลยีแสงซินโครตรอนยกระดับคุณภาพเมล็ดกาแฟอะราบิกาไทย

นักวิทยาศาสตร์สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน (องค์การมหาชน) กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัย และนวัตกรรม (อว.) นำเทคนิคแสงซินโครตรอนตรวจวิเคราะห์เมล็ดกาแฟอะราบิกาไทย ทั้งการศึกษาองค์ประกอบทางชีวเคมี และการวิเคราะห์โครงสร้างสามมิติระหว่างการคั่วที่อุณหภูมิต่างๆ เพื่อเป็นข้อมูลสำหรับปรับปรุงการผลิตเมล็ดกาแฟให้ได้คุณภาพสูง ยกระดับความสามารถในการแข่งขันของเกษตรกรผู้ปลูกกาแฟไทย ให้สามารถส่งออกเมล็ดกาแฟสู่ตลาดโลกได้ในราคาที่สูง

ดร.นิชาดา เจียรนัยกูร นักวิทยาศาสตร์ระบบลำเลียงแสง สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน กล่าวว่า “เราได้นำเทคนิควิเคราะห์ด้วยแสงซินโครตรอนมาประยุกต์ใช้ในการตรวจวิเคราะห์คุณภาพของสารกาแฟ (เมล็ดกาแฟดิบที่ยังไม่ผ่านการคั่ว) จากเมล็ดกาแฟอะราบิกาที่ผ่านกระบวนการทำแห้งที่ต่างกัน ได้แก่ สารกาแฟจากวิธีตากแห้งตามธรรมชาติ สารกาแฟจากวิธีล้างด้วยน้ำ สารกาแฟจากวิธีกึ่งแห้งกึ่งเปียก และสารกาแฟจากวิธีตากแห้งที่อุณหภูมิและความชื้นต่ำ ซึ่งพัฒนาโดยโรงคั่วกาแฟปรีดา จ.ลำปาง”

จากการใช้แสงซินโครตรอนร่วมกับ เทคนิคฟูเรียร์ทรานส์ฟอร์มอินฟราเรดสเปกโตรสโกปี สามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบทางชีวเคมีหลักๆ ที่อยู่ในเมล็ดของสารกาแฟ เช่น คาเฟอีน เอสเตอร์ของไขมัน กรดคลอโรจีนิค และองค์ประกอบที่เป็นคาร์โบไฮเดรต เป็นต้น ซึ่งสารดังกล่าวภายในเมล็ดกาแฟจะถูกพัฒนาเป็นสารให้กลิ่นและรสเมื่อนำไปคั่ว 

จากผลการตรวจสอบโดยเปรียบเทียบตัวอย่างสารกาแฟ จากกระบวนการทำแห้งที่ต่างกันดังกล่าว พบว่า สารกาแฟที่เตรียมด้วยวิธีตากแห้งตามธรรมชาติ จะมีองค์ประกอบของเอสเตอร์ของไขมันมากที่สุด ส่วนองค์ประกอบที่เป็นคาเฟอีนนั้นพบว่ามีปริมาณที่ไม่ต่างกันในแต่ละกระบวนการทำแห้ง และเมื่อดูองค์ประกอบที่เป็นคาร์โบไฮเดรตพบว่ากระบวนการเตรียมแบบล้างด้วยน้ำ จะมีปริมาณคาร์โบไฮเดรตที่สูงกว่ากระบวนการอื่น ส่วนกรดคลอโรจีนิคมีมากในเมล็ดกาแฟที่ทำแห้งด้วยการใช้อุณหภูมิและความชื้นต่ำ 

ข้อมูลดังกล่าวทำให้ทราบว่ากระบวนการเตรียมสารกาแฟที่ต่างกัน จะทำให้เกิดองค์ประกอบของสารชีวโมเลกุลภายในเมล็ดกาแฟแตกต่างกัน จึงมีผลต่อการเกิดกลิ่นและรสชาติของกาแฟ ที่เป็นเอกลักษณ์ของแต่ละกระบวนการทำแห้ง เมื่อนำสารกาแฟไปคั่ว ทีมวิจัยยังใช้เทคนิคการถ่ายภาพสามมิติแบบโทโมกราฟีด้วยรังสีเอกซ์ ศึกษาและเปรียบเทียบโครงสร้างระดับจุลภาค ภายในตัวอย่างเมล็ดกาแฟ ที่ทำแห้งด้วยกระบวนการต่างกันทั้ง 4 กระบวนการ พบว่าเมล็ดกาแฟที่เตรียมด้วยวิธีการใช้อุณหภูมิและความชื้นต่ำ จะมีลักษณะโครงสร้างภายในเมล็ดกาแฟที่สม่ำเสมอ และมีปริมาณโพรงอากาศภายในเมล็ดกาแฟน้อยที่สุด (มีส่วนของเนื้อกาแฟมากที่สุด) เมื่อเทียบกับเมล็ดกาแฟที่เตรียมด้วยกระบวนการอื่น

“นอกจากนี้ทีมวิจัยได้นำเมล็ดกาแฟที่เตรียมด้วยการทำแห้งที่อุณหภูมิและความชื้นต่ำ มาศึกษาติดตามการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาคภายในเมล็ดกาแฟที่เกิดขึ้นระหว่างการคั่ว โดยเทคนิคการถ่ายภาพสามมิติแบบโทโมกราฟีด้วยรังสีเอกซ์ โดยเปรียบเทียบลักษณะภายในของเมล็ดกาแฟก่อนคั่ว กับเมล็ดกาแฟที่ผ่านการคั่วอุณภูมิตั้งแต่ 100 องศาเซลเซียส ถึง 204 องศาเซลเซียส ซึ่งโครงสร้างสามมิติของเมล็ดกาแฟที่ผ่านการคั่วที่อุณหภูมิต่างๆ นี้ จะเป็นประโยชน์ต่อผู้พัฒนากาแฟเพื่อหาเงื่อนไขที่เหมาะสมในการคั่วให้ได้กาแฟที่มีกลิ่นและรสชาติที่ดี” 

“องค์ความรู้ที่ได้จากการศึกษาครั้งนี้ นับเป็นการยืนยันคุณภาพเมล็ดกาแฟสารที่เตรียมด้วยกระบวนการตากแห้งแบบพิเศษซึ่งทางโรงคั่วกาแฟปรีดาพัฒนาขึ้น ซึ่งองค์ความรู้เกี่ยวกับการตรวจสอบคุณภาพเมล็ดกาแฟ ดังกล่าวสามารถนำไปใช้เพื่อตรวจสอบคุณภาพของเมล็ดกาแฟซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อ กลุ่มวิสาหกิจชุมชน หรือ ผู้ประกอบการธุรกิจกาแฟ เพื่อการผลิตเมล็ดกาแฟที่ให้ได้คุณภาพสูง นำไปสู่การยกระดับความสามารถในการแข่งขันของเกษตรกรผู้ปลูกกาแฟไทย ให้สามารถส่งออกเมล็ดกาแฟสู่ตลาดโลกในราคาที่สูง ซึ่งจะเป็นผลให้เกิดการเพิ่มขึ้นของรายได้ของเกษตรกรผู้ปลูกกาแฟอย่างยั่งยืน” ดร.นิชาดา เจียรนัยกูร กล่าว