FlavorDevelopment

ผงบดน่ะหอมมาก...แต่ทำไมดื่มแล้วไม่ค่อยมี flavor?

บนโต๊ะ cupping ของ class เรียน Roastmaster ที่ปรีดา มีกาแฟฝึกคั่วถ้วยหนึ่งผงบดหอมฟุ้งมาก กลิ่น floral และ fruity มาเต็ม ความ bright ของกลิ่นผงทำให้หลายคนคาดว่ากาแฟถ้วยนี้จะต้องให้ผลชิมออกมาดีที่สุดแต่ผลกลับไม่เป็นอย่างนั้น...ทำไม?

อธิบายง่ายๆว่าในการคั่วกาแฟนั้นกลิ่นกับรสพัฒนาตัวไม่พร้อมกัน และรสชาติส่วนต่างๆจะมีลำดับของการเกิดและเปลี่ยนแปลงไปเป็นรสชาติอื่นๆไปตามเวลาและอุณหภูมิ ดังนั้นการได้กลิ่นผงบดหอมฟุ้งจึงไม่จำเป็นต้องได้เปรี้ยวซับซ้อน หวาน body แน่นเสมอไป ในทางตรงกันข้าม หลายครั้งเราจะพบว่ากลิ่นผงบดหอมชื่นใจแบบ enzymatic กลับให้ acidity ที่ไม่ค่อยซับซ้อน หวานน้อย body บาง aftertaste ก็สั้น
เพื่อให้เข้าใจกระจ่างขึ้น เราคงต้องคุยกันเรื่อง Flavor Development หรือ การพัฒนากลิ่นรส ในระหว่างการคั่วกัน
---
Flavor Development คือการพัฒนาตัวของรสชาติโดยรวมของกาแฟซึ่งหากแตกแยกย่อยเป็นมิติต่าง ๆ เราก็จะสามารถแบ่งได้เป็น 4 มิติหลัก ได้แก่ ความเปรี้ยว ความหอม บอดี้(น้ำหนัก) และความขม
มิติเหล่านี้จะเริ่มก่อตัวขึ้นเรื่อยๆนับตั้งแต่กาแฟกำลังจะเข้าสู่ first crack ซึ่งเราถือว่า first crack เป็นจุดสตาร์ทของการพัฒนารสชาติ ปฏิกิริยาเคมีจะดำเนินไปอย่างเข้มข้นขึ้นเรื่อยๆตามอุณหภูมิเมล็ดที่กำลังยกระดับสูงขึ้น (ทุก ๆ 10 C ปฏิกิริยาเคมีจะเร็วขึ้นเป็นสองเท่า) ส่งผลให้กลิ่นรสเปลี่ยนเร็วไปด้วยเช่นกัน
----
Acidity
กรดในกาแฟแบ่งเป็น 2 ส่วนคือ กรดคลอโรจีนิก หรือ CGA (ประกอบขึ้นจากกรด caffeic กับ กรด quinic ซึ่งให้รสฝาด ขม เปรี้ยว) และ กรด Aliphatic (เช่น citric, malic, lactic, tartaric, acetic) CGA จะสลายตัวในช่วง development ออกเป็นกรด caffeic และ quinic ทำให้ในกาแฟในช่วงต้นของการ develop มีรสเปรี้ยว ฝาดและขมในระดับหนึ่ง ซึ่งช่วงดังกล่าวยังถือเป็นช่วงคั่วอ่อนอยู่เลย ดังนั้นเราอาจต้องเปลี่ยนความคิดใหม่เรื่องความฝาดและขมกันสักหน่อยแล้วนะครับว่า กาแฟคั่วอ่อนก็มีความขมกันได้

กรด citric หรือกรดมะนาว เป็นกรดที่มีอยู่เดิมแต่แรกในสารกาแฟและไม่ได้เกิดเพิ่มขึ้นจากปฏิกริยาการคั่ว เมื่อกาแฟเข้าสู่ช่วงพัฒนาตัว กรด citric จะยังคงอยู่ไม่สลายตัวไปเนื่องจากน้ำหนักโมเลกุลที่มีมากพอสมควร (192 g/mol) ซึ่งหากยังอยู่ในช่วงระดับคั่วอ่อน กาแฟที่มีกรดมะนาว taste note โทน citrus ก็จะแสดงตัวออกมาในการชงได้ไม่ยากเย็นนัก อย่างไรก็ตาม กรดตัวนี้จะหายไปเมื่อเข้าสู่ระดับคั่วกลาง

กรด Acetic และ Formic เป็นกรดที่ให้รสเปรี้ยวฉุน แหลม แบบน้ำส้มสายชู โดยกรดทั้งสองตัวนี้สามารถมีอยู่แต่แรกในสารกาแฟ และเกิดเพิ่มขึ้นเนื่องจากปฏิกิริยาการคั่ว (ทั้ง Maillard และ Caramelization) ในตลอดช่วงเวลาที่กาแฟเกิดเคมีเปลี่ยนสีเป็นสีน้ำตาลไปเรื่อย ๆ กรดพวกนี้ก็จะถูกผลิตขึ้นเรื่อยๆ แต่อย่างไรก็ตามเนื่องจากมันเป็นกรดที่มีน้ำหนักโมเลกุลน้อย Acetic (MW = 60 g/mol), Formic (MW= 46 g/mol) ดังนั้นมันจึงมีคุณสมบัติที่ระเหยได้ง่าย ทำให้เมื่อเราคั่วมาถึงจุดหนึ่ง ปริมาณ acetic และ formic ที่ตรวจวัดได้ก็จะลดลงแบบแทบจะทันทีทันใด ซึ่งส่งผลต่อการลดลงของ Acidity โดยรวมของกาแฟไปด้วย

แต่น่าสังเกตนะครับว่า ถึงแม้ acidity โดยรวมจะลด แต่กลายเป็นผลดีทำให้การรับรู้ถึงความซับซ้อนของกรดตัวอื่นๆได้มากขึ้น หากกาแฟมีกรดที่คงตัวสูงกว่าอย่าง citric, malic (MW = 134 g/mol) อยู่ในตัวอยู่แล้ว นักดื่มก็จะสามารถสัมผัสถึงกรดเหล่านี้ได้มากขึ้นเพราะอิทธิพลของ acetic หรือ formic ลดลงไป
จุด peak ของความเปรี้ยวอาจไม่ใช่จุดที่ดีที่สุด เพราะ quality (คุณภาพ) ไม่ได้เป็นคำ ๆ เดียวกับ quantity (ปริมาณ)
----
Aroma
aroma ในกาแฟก็คือกลิ่นที่เกิดนั่นเอง เราจะเริ่มได้กลิ่นจากกาแฟคั่วอย่างชัดเจนตอนคั่วไปได้ประมาณครึ่งทาง พร้อมๆกับสังเกตเห็นการเกิดสีน้ำตาลโดยกลิ่นแรกที่ได้มักจะเป็นกลิ่นโทน nutty , toast ประมาณพวกถั่วและขนมปังปิ้ง ซึ่งเป็นสัญญาณการเกิด Maillard Reaction ซึ่งเมื่อคั่วต่อไปกลิ่นก็จะเปลี่ยนไปอีก

เมื่อกำลังจะเข้า first crack กลิ่นน้ำตาลจะเริ่มปรากฏขึ้น สะท้อนถึงการเริ่มต้นของปฏิกิริยาเคมีกลุ่ม Caramelization โดยการดำเนินไปของทั้ง Maillard และ Caramelization ต่างก็เกิดอย่างเป็นอิสระ Maillard ก็ทำงานสร้างสารที่ให้กลิ่นซับซ้อนต่างๆไปในขณะที่ Caramelization ก็สร้างน้ำตาลที่มีพันธะโมเลกุลซับซ้อนขึ้นและมีน้ำหนักโมเลกุลมากขึ้นเรื่อยๆ ไล่เรียงตั้งแต่ น้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว, caramel , caramelan (MW=306)

คนคั่วจะได้กลิ่นที่ไล่จากโทนเบา เช่น หญ้า ถั่ว เครื่องเทศ ดอกไม้ ผลไม้ ไปหาโทนหนักเช่น น้ำผึ้ง คาราเมล โกโก้ ชอคโกแลต โดยช่วงนาทีแรกของการ development มักจะเป็นช่วงที่เกิดกลิ่นซับซ้อนมากที่สุด คือเราสามารถได้กลิ่นโทนเบาที่เกิดไล่เลี่ยกันหลายชนิด ต่อเมื่อผ่านไปสักระยะหนึ่งก็จะกลายเป็นกลิ่นคาราเมล โกโก้ ชอคโกแลต ไปจนถึงกลิ่นไม้เผา ยาง ยางไหม้ ซึ่งถ้าคั่วมาจนถึงกลิ่นพวกนี้ก็น่าจะหมายความว่าเราคั่วลึกเกินไปแล้ว

มีงานวิจัยที่เขาเก็บข้อมูลดูการพัฒนาเปลี่ยนแปลงของสารให้กลิ่นต่างๆระหว่างคั่วแล้วแสดงข้อมูลออกมาในรูป heat map คือใช้สีแสดงปริมาณของกลิ่นตัวนั้นๆ ถ้าสีโทนน้ำเงินเข้มแปลว่าแทบไม่มีสารให้กลิ่นตัวนั้นอยู่เลย แต่ถ้าเป็นสีโทนชมพูไล่เรียงถึงสีส้มก็แปลว่ามีกลิ่นตัวนั้นค่อนข้างมาก หรือ ถ้าสีแดงก็แปลว่ามีกลิ่นอยู่มากๆ การแสดงค่าเป็นแบบ heat map นี้เป็น Data Visualization ที่กำลังนิยม คนที่อยู่สายงาน digital marketing ก็คงน่าจะคุ้นกันดี สำหรับกราฟตัวที่ยกมาพูดถึงนี้ผมได้มาจากหนังสือ The Craft and Science of Coffee ของคุณ Britta Folmer นะครับ

เวลามองกราฟนี้ให้มองจากบนลงล่างคือนับแต่เวลาเริ่มคั่วลงมาตามเวลาการคั่วที่มากขึ้นเรื่อยๆ การทดลองนี้เขาใช้การคั่วแบบ isothermal คืออุณหภูมิการคั่วเท่าเดิมตลอดที่ 260 C แล้ววัดค่าสารให้กลิ่นชนิดต่างๆ เวลาในการคั่วจะค่อนข้างสั้นหน่อยแค่ 200 วินาที (อันนี้งานในห้อง Lab เขาไม่จำเป็นต้องคั่วเหมือนเครื่องคั่วทั่วไปนะ) เรามองเป็นคอลัมน์แยกลงมาเป็นสารแต่ละตัวได้เลยครับ O1 ,O2 ....ไปจนถึง O16 ก็คือสารกลิ่น 16 ตัว
O1 เป็น dimethyl sulfide ให้กลิ่นเขียวๆดิบๆอย่างเช่นกะหล่ำปลี

O2 เป็น hexanal ให้กลิ่นเขียวๆ ซึ่งมีอยู่ตั้งแต่เริ่มต้นคั่ว แล้วก็มีเพิ่มมากขึ้น จากนั้นจึงค่อยลดลง

O3 เป็น 3-mercapto-3-methylbutyl formate ให้กลิ่น blackcurrant ซึ่งผมถือเป็นตัวแทนกลิ่น fruity

O5 เป็น 2-furfurylthiol ให้กลิ่น roasty ซึ่งจะค่อยๆเริ่มก่อตัวหลังผ่านช่วงกลางๆของการคั่วไปแล้ว

O7,O8 เป็นสารพวก diketones ให้กลิ่น buttery เกิดตอนกลางๆ

O11,13,15 เป็นสารกลุ่ม aldehydes ให้กลิ่น malty

O12 , O14 pyrazines ให้กลิ่นโทน earthy

ถ้ามองจาก heat map ชุดนี้ เราจะเห็นได้ว่านี่เป็นการนำข้อมูลการคั่วอ่อนมาแสดงให้เห็นว่า aroma เกิดหลากหลาย ในขณะที่กลิ่นเขียวๆลดลงเรื่อยๆตามเวลาการคั่ว อย่างไรก็ตาม กลิ่นสดใสต่างๆจะลดลงจนแทบไม่เหลือพร้อมๆกับที่กลิ่นกาแฟหนักๆเข้ามาแทนที่ (ช่วงเวลาท้ายๆของการทดลอง, row สุดท้าย)
----
Body ,Sweetness and Bitterness
น้ำตาลบางตัวบอกเราได้ว่ากาแฟยัง under develop
นอกจากในกาแฟจะมี Sucrose ที่มีความหวานแบบน้ำตาลทรายแล้ว ยังมีช่วงที่เกิดน้ำตาลอีกชนิดหนึ่งที่เรียกว่า Pentosan ซึ่งให้ fragrance ของ cerealและข้าวโพด โดย pentosan จะปรากฏในช่วงต้นๆของการ develop ถ้าเราคั่วเพิ่งผ่าน first crack ได้ไม่นานนัก เจ้า pentosan นี้ก็จะยังมีอิทธิพลอยู่ค่อนข้างมาก ( Sivetz and Foote 1963)
สำหรับผมเองจะถือว่าถ้ายังมี fragrance ของข้าวโพดอยู่ก็แสดงว่ากาแฟยัง develop ไปไม่สมบูรณ์ครับ

สำหรับ sucrose ที่เป็นน้ำตาลตัวสำคัญในการเกิดกลิ่นรสนั้น melting point หรือการหลอมละลายของ pure crystalline sucrose อยู่ระหว่าง 160-200 C โดยส่วนใหญ่จะถือเอาที่ 187 C เป็นจุดหลอมเหลว และถ้าหากสังเกตให้ดี กลิ่นหวานของน้ำตาลในระหว่างการคั่วก็จะเริ่มปรากฏในช่วงเวลานั้นนั่นเอง นับจากนั้น caramelization ก็เริ่มต้นขึ้น (Carl Staub 1995)

Caramelization เปลี่ยนน้ำตาลให้กลายเป็นคาราเมล ซึ่งเป็น polymer หรือสารประกอบที่มีพันธะซับซ้อนมากขึ้น ลักษณะของน้ำตาล caramel และ caramelan ก็คือน้ำตาลที่มีความหนืดสูง กลิ่นแบบน้ำตาลไหม้ และทำให้กาแฟมี body เพิ่มขึ้น ดังนั้นเราจึงสามารถพูดได้ง่ายๆก็คือ ช่วงหลัง first crack จะเกิด caramelization ในอัตราเร็วที่เพิ่มขึ้น และทำให้ body เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆด้วย

body จะมาถึงจุด peak จุดหนึ่งที่ประมาณคั่วกลาง หรือแถวๆ second crack จากนั้นจึงค่อยลดลงเนื่องจากมวลของ body เองก็สลายตัวเป็นกลิ่นและควัน (VOC, Volatile Organic Compound)
ที่จริงแล้ว Caramelization ให้ผลสุดท้ายเป็นความเปรี้ยวและความขมนะครับ สารที่ให้ความขมจะเพิ่มมากขึ้น ๆ และเห็นชัดตั้งแต่ผ่าน second crack ไป ยิ่งถ้าหากให้ไฟแรงขึ้น อัตราเกิดปฏิกิริยารุนแรงขึ้น ความขมก็เกิดหนักขึ้น
ความหวานเปลี่ยนเป็นความขมได้ครับถ้าไม่ใส่ใจเรื่องความร้อน (ชีวิตก็เช่นกัน)
----
จุด Peak ของ Flavor เป็นคนละจุดกัน ดังนั้น ได้อย่างเลยอาจต้องเสียอย่าง
เล่ามาเสียยืดยาวก็เพิ่งจะขมวดเป็นข้อสรุปได้ตรงนี้

ตามธรรมดาในการคั่วเรามักจะต้องเจอแบบนี้ว่า จุดที่ acid มีมากสุด มักจะเป็นจุดที่ aroma กลุ่ม enzymatic หรือ กลิ่นฟรุ้งฟริ้งพวกดอกไม้ ผลไม้ เครื่องเทศ เกิดค่อนข้างเต็มที่ แต่ว่า flavor อื่นยังพัฒนาตามหลังครับ body , caramel ก็กำลังเพิ่งมา ส่วน acidity เองถึงแม้จะมีปริมาณกรดมากแต่ก็ขาดความซับซ้อน (complexity) ลองดูภาพประกอบ Flavor Development ตามนะครับ

ด้วยเหตุผลนี้ คนที่คั่วกาแฟแบบ Develop สั้นๆ (ต่ำกว่า 40 วินาที) จึงมักจะได้ fragrance ที่ดีมาก พอชงน้ำร้อนแล้วได้ aroma ดีแต่ไม่มีรสมีชาติ หากจะมีเปรี้ยวก็เป็น acidity ที่ทื่อแบน ไม่มีความหวาน support ตอนจิบก็อาจจะได้กลิ่น greeny, nutty, cereal มาด้วย aftertaste ก็สั้น
---
แล้วจุดไหนกันนะที่ถือว่า Flavor มาครบแล้ว?
รอให้กาแฟ Develop ไปอีกสักหน่อย กระบวนการสร้างความหวานและบอดี้เกิดเต็มที่อีกสักนิด Balance และ Cup Quality จะดีกว่าเดิมแน่นอน ...เว้นเสียแต่ว่าเราอยากให้คาแรคเตอร์เป็นแบบ fragrance หอมฟรุ้งฟริ้งมากๆแบบนั้นเอง
เราจะเห็นว่ากลิ่นหวานของกาแฟชัดและหนักขึ้น ส่วนกลิ่นดอกไม้อาจจะเบาลงไปนิดนึง กลิ่นถั่วก็ไม่ค่อยมี...เอ๊ะ เหมือนๆจะได้กลิ่น honey มาแล้วนะ
ตรงนั้นแหละครับ...เปิดประตูเครื่องได้เลย!

ขอบพระคุณเอกสารอ้างอิง
1. Britta Folmer (2017), The Craft and Science of Coffee
2. Periera and Moreira (2021), Quality Determinants In Coffee Production
3. Carl Staub (1995), Basic Chemical Reactions Occurring in the Roasting Process