LTLH coffee in Synchrotron Lab

LTLH ช่วยรักษาคุณค่าของกาแฟเอาไว้
เปิดภาพล่าสุด : XTM ด้วยแสงซินโครตรอนพิสูจน์ให้เห็นเนื้อเมล็ดที่เต็มและแตกต่างของกาแฟ LTLH
---
มีน้องๆ นักทำกาแฟหลายคนอยากให้เล่าเรื่อง LTLH ว่ามันคืออะไร มีความเป็นมายังไง และมันสำคัญอย่างไร? เพราะคนรุ่นใหม่ที่เพิ่งเข้ามาจับกาแฟอาจจะรู้สึกใหม่กับคำนี้แม้ว่าจะมีการพัฒนา LTLH กันมาได้กว่า 5 ปีแล้วก็ตาม
พอคิดว่าจะต้องเขียนอธิบายอีกครั้ง ก็มานั่งนึกต่อไปว่าจะเขียนยังไงให้ไม่ซ้ำเดิมดี เพราะเคยเขียนไปค่อนข้างมากแล้ว กลัวตัวคนเขียนจะเบื่อเองเสียก่อน ก็พอดีมาทราบข่าวการแสดงผลงานวิจัยของสถาบันแสงซินโครตรอนแห่งชาติ (องค์กรมหาชน) ในงานมหกรรมงานวิจัยแห่งชาติ 2566 Thailand Research Expo 2023 ระหว่างวันที่ 7-11 สิงหาคม 2566 ณ โรงแรมเซ็นทาราแกรนด์ และบางกอกคอนเวนชันเซ็นเตอร์ เซ็นทรัลเวิลด์ ว่าได้มีการนำเอาผลวิเคราะห์กาแฟที่โปรเสสแบบปกติ (wash, honey, dry) มาเปรียบเทียบร่วมกันกับกาแฟ LTLH ของปรีดาออกมาโชว์ในงานด้วยในหัวข้อ "ยกระดับอราบิก้าไทย สร้างรายได้เกษตรกรบนฐาน BCG ด้วยซินโครตรอน" ดังนั้นผมจึงคิดว่าถ้าขออนุญาตทางสถาบันฯ เอาภาพนี้ออกมาเล่าให้พวกเราได้ฟังก็น่าจะเป็นประโยชน์และก็ช่วยให้เกิดมิติใหม่ๆ ในวงการกาแฟบ้านเรา

ขอเล่าแบบกระชับๆ ประหยัดเวลาคนอ่านนะครับ
-----

กระบวนการวิเคราะห์
1. ทางทีมวิจัยของสถาบันฯ ได้ขอตัวอย่างสารกาแฟ (green bean) จากแหล่งปลูกและโปรเสสกาแฟที่ทำกาแฟแบบมาตรฐานปกติจากฟาร์มกาแฟเพื่อไปลองทำการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีและกายภาพ โดยยังได้ขอตัวอย่างสารกาแฟ dry process ที่ตากด้วยเทคนิค LTLH (Low Temperatue, Low Humidity Drying) จากทางปรีดาเพื่อไปเปรียบเทียบกันด้วย

2. เบื้องต้นทีมวิจัยใช้เทคนิค XTM (X-ray Tomography) หรือใช้รังสีเอ๊กซ์เพื่อดูโครงสร้างภายในเมล็ด การทำ XTM ก็คล้ายกับการทำ CT Scan แบบที่เราเคยเห็นเขาตรวจสอบอวัยวะภายในที่โรงพยาบาลนั่นแหละครับ

3. นอกจาก XTM แล้วก็ยังใช้เทคนิควิเคราะห์อื่นๆด้วย เช่น FTIR (Fourier-transform infrared spectroscopy) ซึ่งเป็นการวิเคราะห์จำแนกประเภทของสารอินทรีย์ได้อย่างละเอียดเพื่อเปรียบเทียบความแตกต่างทางชีวเคมีภายในเมล็ดที่โปรเสสมาแต่ละแบบ หลักการทำงานของเครื่องก็คือใช้แสงอินฟาเรดยิงตกกระทบวัตถุแล้ววัดการดูดซับและปล่อยผ่านแสงความถี่ต่างๆออกมา เมื่อวิเคราะห์แล้วเราก็จะสามารถรู้ว่ามีสารประกอบอะไรบ้าง (สารประกอบแต่ละตัวก็จะมีพฤติกรรมตอบสนองต่อคลื่นแสงไม่เหมือนกัน เป็นเหมือน DNA หรือลายนิ้วมือของมัน)

----

ผลที่ได้เบื้องต้น
1. ในการวิเคราะห์สเปคตรัมอินฟราเรดมีการแยกกลุ่มข้อมูลที่วัดได้ของกาแฟทั้ง 4 ชนิดอย่างเห็นได้ชัด (รูปที่1) สะท้อนว่าเมล็ดต่างโปรเสสก็ให้สารประกอบภายในปริมาณที่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ

2. สารประกอบต่างชนิดกันจะมีการตอบสนองต่อคลื่นแสงในความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน และยิ่งมีปริมาณสารประกอบมากก็จะตอบสนองมากด้วย เมื่อเรานำกราฟจากการวิเคราะห์เมล็ดทั้ง 4 แบบมาดูร่วมกันก็จะสามารถบอกผลเชิงเปรียบเทียบได้ว่ากาแฟแต่ละแบบมีค่าสารประกอบมากน้อยกว่ากันหรือไม่
รูปที่ 2 เป็น plot ค่าเฉลี่ยของสเปคตรัม (second derivatives) ที่ได้จากตัวอย่างสารกาแฟที่เตรียมด้วยกระบวกการที่แตกต่างกัน เส้นสีน้ำเงินแทนสารกาแฟ wash process, เส้นสีแดงแทนสารกาแฟ dry process, เส้นสีเขียวแทนสารกาแฟ honey process, เส้นสีฟ้าแทนสารกาแฟ LTLH ค่าความสูงของสเปคตรัมแนวแกนตั้ง ถ้ามีค่าสูง (ทั้งแกนบวกและแกนลบ) แสดงให้เห็นถึงค่าที่มีผลต่อความแตกต่าง ณ จุดเลขคลื่นนั้นๆ (ที่แสดงหมู่ฟังก์ชั่นของสาร)
จากรูป จะเห็นว่าที่ตำแหน่งเลขคลื่น 2923 และ 2854 cm-1 เส้นสีแดงมีค่าสูง (แนวแกนลบ) แสดงว่าหมู่ฟังก์ชั่นที่ตรงกับเลขคลื่นนี้คือ lipid/CH3 จากคาเฟอีนของสารกาแฟจาก dry process มีค่าสูงกว่าสารกาแฟจากกระบวนการอื่น เช่นเดียวกับตรงตำแหน่งเลขคลื่น 1743 แสดงตำแหน่งของ ester group ของไขมันจำพวก triglycerides

ตำแหน่งเลขคลื่น 1654 cm-1 ที่แทนหมู่ฟังก์ชั่นที่เป็นสารคาเฟอีน จะเห็นว่าสารกาแฟจาก honey process/ dry processs และ LTLH มีค่าใกล้เคียงกัน

ตำแหน่งเลขคลื่น 1698 แสดงตำแหน่งของหมู่ฟังก์ชั่นจาก CGA (Chlorogenic acid) ซึ่งในสารกาแฟ LTLH มีค่าสูงกว่ากระบวนการอื่น

ตำแหน่งเลขคลื่น 1455-1376-1353-1195 (กรอบแดง) แสดงหมู่ฟังก์ชั่นของสารประกอบจำพวกสารกลุ่มโปรตีนและกรดอินทรีย์ ทุกกระบวนการมีค่าใกล้เคียง สารกาแฟ LTLH มีค่าสูงที่ตำแหน่ง 1455/1195/1353
ตำแหน่งเลขคลื่น 1400-1900 แสดงหมู่ฟังก์ชั่นที่มาจากสารประกอบจำพวกคาร์โบไฮเดรดและ polysaccharides ซึ่งมีค่าค่อนข้างใกล้เคียงกัน ตัว wash process จะมีค่าสูงสุดในเลขคลื่น 1151 (CGA)- 1033-1093-1047
3. เมื่อถ่ายภาพตัดขวาง XTM (รูปที่ 3)เปรียบเทียบรายละเอียดของเนื้อและรูพรุน (โพรงอากาศ) ในเมล็ดกาแฟ โดยส่วนที่เป็นสีดำเป็นเนื้อเมล็ดกาแฟ ส่วนที่เป็นสีเขียวแทนบริเวณที่เป็นโพรงอากาศ จะเห็นว่าเมล็ดกาแฟที่เตรียมด้วยวิธี LTLH มีส่วนของเนื้อเมล็ดกาแฟมากกว่าการเตรียมด้วยกระบวนการอื่น ผมแปลความง่ายๆว่าเนื้อเมล็ดจาก LTLH มีความเต็มมากกว่า หรือมีการสูญเสียเนื้อไปในระหว่างกระบวนการโปรเสสน้อยกว่า

---

เราได้รู้อะไรบ้าง
เบื้องต้นจากผลวิเคราะห์ หากมองในฝั่งของคนทำ LTLH อย่างผมก็รู้สึกมั่นใจขึ้นมากว่ากระบวนการตากที่พยายามให้กาแฟแห้งโดยไม่ผ่านความร้อนสูง (ควบคุมที่ระดับต่ำกว่า 40 C) ช่วยให้คุณภาพในระดับเซลล์เมล็ดดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ดังนั้นหากเกษตรกรควบคุมการทำแห้งกาแฟได้อย่างเหมาะสม กาแฟของเขาก็จะมีคุณค่าสารอาหารครบถ้วน ซึ่งย่อมต้องส่งผลถึงกลิ่นรสหรือคุณค่าทางอาหารที่ดีกว่าด้วย
แล้วจะต้องทำห้องตากเหมือนอย่างปรีดาหรือไม่?

ตอบเลยว่าไม่จำเป็นครับ solution หรือการนำไปประยุกต์ใช้งานจะเป็นอย่างไรก็ได้ ขอเพียงแค่ทำให้กาแฟแห้งลงอย่างต่อเนื่องได้โดยไม่ผ่านความร้อนสูงแค่นั้นเอง โดยผมได้ให้ข้อมูลไปมากพอสมควรแล้วว่าเราอาศัยกระแสลมและอากาศแห้งเป็นพระเอกช่วยดึงความชื้นออกจากเมล็ดไป ส่วนจะออกแบบให้เป็นระบบแบบไหนก็แล้วแค่ความคิดสร้างสรรค์ของแต่ละคน

ผมเพียงแค่เล่าว่าปรีดาทำยังไงไปบ้างเพื่อเป็นตัวอย่างและแสดงให้เห็นว่าเราทำได้จริง ซึ่งเพื่อนๆสามารถค้นหาบทความที่เคยเขียนและทำเป็นเอกสารแจกฟรีไปแล้วได้ตามสบายเลยครับ

ขอบพระคุณอาจารย์ ดร.นิชาดา เจียรนัยกูรและคณะผู้วิจัยจากสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอนแห่งชาติ สำหรับผลงานวิเคราะห์และความกรุณาให้ข้อมูลประกอบการเขียนบทความนี้นะครับ หากใครสนใจอยากได้ความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับงานของท่านก็ลองติดต่อไปที่ทางสถาบันฯโดยตรง งานวิทยาศาสตร์เชิงลึกจะเป็นพลังขับเคลื่อนการพัฒนาประเทศได้แน่นอนหากพวกเราพยายามจับมือร่วมแรงร่วมใจกันค้นหาคำตอบและทางออกใหม่ๆอยู่เสมอ

ขอเรียกน้ำย่อยอีกสักเรื่องเกี่ยวกับ LTLH ว่าตอนนี้ได้มีคำว่า LTLH ปรากฏอยู่ในวารสารวิชาการต่างประเทศเกี่ยวกับการวิจัยกาแฟโดยเฉพาะแล้วนะครับ น่าตื่นเต้นมาก ไว้จะเล่าให้ฟังอีก

ขอบคุณสำหรับการติดตามครับ

กี้ อาคม สุวัณณกีฏะ