The Fermentation effect: อิทธิพลของ Fermentation

The Fermentation effect : อิทธิพลของ Fermentation ที่มีต่อคุณภาพ Green bean

ช่วง 5 ปีหลังมานี้ เราพูดถึงคำว่า Fermentation หรือ ‘การหมัก’ ในการทำโปรเสสกาแฟค่อนข้างมาก ซึ่งบางทีก็มากเสียจนชวนให้สับสนว่าตกลงมันดีหรือไม่ดีกันแน่ ฝั่งหนึ่งก็บอกว่าช่วยสร้างกลิ่นรสเพิ่ม แต่อีกฝั่งก็ว่ามันทำให้เสียความเป็นธรรมชาติของกาแฟ ล่าสุดยังมีคนเอามาเทียบเคียงกับกาแฟแต่งกลิ่นโดยตั้งคำถามว่าการทำโปรเสสที่อาศัย fermentation มันก็คือการแต่งกลิ่นอย่างหนึ่งหรือไม่?
ในฐานะนักคั่ว ผมว่าเราสามารถหาคำตอบให้ตัวเองได้ครับ...ถ้าหากเรามีความเข้าใจกับมันมากพอ

คุณภาพของสารกาแฟกำหนดกันที่อะไร?
สารประกอบตั้งต้นทั้งหลายที่อยู่ในสารกาแฟ (green bean) ล้วนแล้วแต่มีอิทธิพลต่อการเกิดกลิ่นรสในระหว่างการคั่วทั้งสิ้น หากมีปริมาณของสารประกอบที่ช่วยสนับสนุนการสร้างกลิ่นรสที่ดีมาก กาแฟก็มีคุณภาพดีมาก และในทางกลับกันถ้าหากมีปริมาณสารประกอบที่ให้กลิ่นรสไม่ดี (โดยมากก็จะไม่ดีต่อสุขภาพด้วย) เราก็ถือว่าเป็นกาแฟด้อยคุณภาพ
โดยประสบการณ์ของผมที่ทำโปรเสสเองอยู่หลายปี เราไม่สามารถคั่ว defect ให้กลายเป็นกาแฟดีได้อย่างแน่นอน เพราะสารประกอบที่ให้กลิ่นรสแย่ๆนั้นมักจะมีความคงตัวในระหว่างการคั่วค่อนข้างสูง ไม่สลายหายไปง่ายๆด้วยความร้อน
กระบวนการแปรรูปหลังการเก็บเกี่ยวถือเป็นช่วงที่กำหนดชี้เป็นชี้ตายให้กาแฟได้เลยทีเดียว ถ้าทำดีกาแฟก็คุณภาพดี แต่ถ้าทำไม่เป็นหรือไม่ใส่ใจ เชอรี่ที่เก็บมาดีๆก็อาจเสียของกลายเป็นกาแฟ overferment หรือติดราไปก็ได้ ดังนั้นถ้าเราควบคุมคุณภาพในขั้นตอนโปรเสสนี้ได้ดีจริงๆก็เท่ากับควบคุมคุณภาพโดยรวมของระบบผลิตกาแฟกว่า 60% แล้วครับ

---
Fermentation คืออะไร?
Fermentation หรือการหมัก : คือกระบวนการทางชีวเคมีภายในเซลล์เพื่อสร้างพลังงานจากการย่อยสลายสารอินทรีย์ โดยทั่วไปแล้วเราใช้ fermentation เพื่อการแปรรูปอาหารโดยให้จุลินทรีย์ (แบคทีเรีย, รา และยีสต์) ทำการเปลี่ยนคุณสมบัติอาหารทั้งทางรูปแบบและกลิ่นรสจนกลายเป็นอาหารอีกชนิดหนึ่ง เช่น การหมักน้ำองุ่นจนได้เป็นไวน์ การหมักถั่วเหลืองจนได้เป็นซอสปรุงรส หมักแป้งเพื่อทำขนมปัง เป็นต้น นอกจากกลิ่นรสต่างๆแล้วจะต้องมี คาร์บอนไดออกไซด์และความร้อน (พลังงาน) เกิดขึ้นจากในการหมักด้วย
ในอุตสาหกรรมกาแฟ เราใช้ fermentation เพื่อให้แบคทีเรียหรือยีสต์ช่วยย่อยสลายเมือกที่อยู่โดยรอบเมล็ดก่อนจะนำไปตากแห้ง (drying) ในกระบวนการแปรรูปแบบเปียก (wash process) มาตั้งแต่ศตวรรษที่ 18 โดยอาศัยประโยชน์จากการที่เมือกถูกย่อยสลายไปหมดแล้วในการช่วยให้ตากกาแฟได้ง่ายจนสามารถควบคุมคุณภาพของสารกาแฟในเชิงพาณิชย์ได้ดี
เคยมีความเชื่อมายาวนานว่า fermentation ทำให้กาแฟเสียคุณภาพจนกระทั่งเริ่มมีความเข้าใจมากขึ้นเมื่อไม่นานมานี้เองว่า fermentation สามารถช่วยพัฒนาให้เกิดสารตั้งต้นกลิ่นรส ( Flavor precursurs) ที่ดีมากมายทั้งนี้ขึ้นกับการควบคุมกระบวนการว่าทำได้ถูกต้องเหมาะสมเพียงใด

---
การแปรรูปหรือที่เรียกกันสั้นๆว่าการโปรเสส (coffee processing) ทำให้เมล็ดกาแฟเปลี่ยนไปอย่างไรบ้าง?
เราจะเข้ามาวิเคราะห์เชิงวิทยาศาสตร์กันสักหน่อย ต่อจากตรงนี้ไปผมจะเขียนโดยอ้างอิงบทความเรื่อง The Fermentation Effect ที่เขียนโดยทีมวิจัยของคุณ Sophia Jiyung Zhang และ Florac De Bruyn ใน 25 Magazine เมื่อปี 2019 ซึ่งผมหาอ่านผ่านเวบเพจของ SCA นะครับ ใครสนใจตามไปอ่านที่ลิงค์ใต้บทความนี้ได้เลย
ปรากฏการณ์หลัก 2 อย่างในระหว่างโปรเสสกาแฟที่มีผลต่อการพัฒนารสชาติ

1. กิจกรรมของจุลินทรีย์ภายใต้สภาวะแวดล้อมที่กำลังโปรเสส (microbial activities)
เมื่อเมือกหรือเนื้อกาแฟเป็นแหล่งอาหารของจุลินทรีย์ที่มีอยู่ทั่วไปในสิ่งแวดล้อม (รา ยีสต์ และแบคทีเรีย) การ fermentation ก็เริ่มต้นเกิดขึ้น จุลินทรีย์จะเปลี่ยนเมือกกาแฟ (mucilage) ให้เป็นพลังงานในการดำรงชีพและออกลูกออกหลาน โดยในกิจกรรมชีวิตของจุลินทรีย์เหล่านี้จะผลิตความร้อน ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ และสารประกอบที่มีกลิ่นรสต่างๆซึ่งเราเรียกโดยรวมว่า metabolite ซึ่งเจ้า metabolite มีปริมาณเพิ่มขึ้นเรื่อยๆก็จะแพร่ผ่านเข้าไปสะสมอยู่ในเมล็ดเป็นสารอาหารตั้งต้นของปฏิกริยาเคมีตอนคั่วต่อไป
กรณี wet process [สีเปลือก หมักน้ำ - ตาก] การ fermentation จะเกิดในน้ำ ส่วน dry process [หมักและตากทั้งผลเชอรี่เลย] fermentation จะเกิดในเนื้อและเปลือกของเชอรี่ เนื่องจาก dry process ต้องใช้เวลาตากที่นานกว่าค่อนข้างมาก ดังนั้น fermentation จึงเกิดขึ้นนานกว่า โดยอัตรา fermentation จะช้าลงเรื่อยๆจนกว่าเชอรี่จะแห้งลงในที่สุด (จุดที่ถือว่าแห้งสนิทพอจะทำการเก็บลงกระสอบได้อย่างปลอดภัยคือ moisture content < 12% ในทางปฏิบัติคือ <11%)
สาร metabolite ที่ถูกผลิตขึ้นระหว่าง fermentation และคงอยู่บนผิวของเมล็ดไปจนเสร็จสิ้นการโปรเสส จะทำให้เกิดเป็นรสชาติเอกลักษณ์ของจุลินทรีย์เหล่านั้น เราเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า fermentation effect

กระบวนการทางเคมีภายในเมล็ดกาแฟ (internal seed metabolism)
เมล็ดกาแฟเป็นสิ่งมีชีวิตที่เปลี่ยนแปลงไปตามสภาพแวดล้อม (stress factor)

เมื่อเมล็ดเผชิญสภาวะแวดล้อมบางอย่าง เราเรียกว่าความเค้น (Stress) ซึ่งเป็นไปได้ 2 รูปแบบคือ
- ภาวะขาดออกซิเจน (hypoxia) ในระหว่างหมักพวก anaerobic, Cm ต่างๆ และ
- ภาวะขาดน้ำ (drought stress) บนลานตากที่ยังไงเราก็ต้องทำให้เมล็ดแห้งถึงเกณฑ์ความชื้นที่จุลินทรีย์ต่างๆไม่สามารถเจริญเติบโตได้อีกต่อไป
ความเค้นนี้จะมีผลทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงขึ้นภายในตัวเมล็ด (สารอาหารมีปริมาณเพิ่มขึ้นหรือลดลงก็แล้วแต่) ซึ่งโดยหลักๆแล้วมันจะไปเปลี่ยนปริมาณของคาร์โบไฮเดรต กรดอมิโน และกรดอินทรีย์ ซึ่งสารพวกนี้ก็คือสารตั้งต้นตัวสำคัญของกลิ่นรสกาแฟคั่วทั้งสิ้น

ต้องบอกว่าทั้ง 2 ปรากฏการณ์นี้มีพลวัตหรือ dynamic สูงมากทีเดียว คือทุกชั่วโมงที่ผ่านไปในระหว่างโปรเสสมีผลต่อการพัฒนาสารอาหารทั้งที่อยู่บริเวณรอบๆเมล็ดและภายในตัวเมล็ด การกำหนดอุณหภูมิและปริมาณอากาศระหว่างหมักกาแฟ สำคัญพอๆกับการกำหนดอุณหภูมิ กระแสลม และระยะเวลาระหว่างตากให้แห้งถึงจุดที่ต้องการ
และเมื่อเราพูดถึงรสชาติที่เกิดจากการโปรเสส ก็ต้องพูดถึงทั้ง flavor ที่เกิดจากการหมัก (fermented flavor) และองค์ประกอบพื้นฐานภายในเมล็ดที่เปลี่ยนแปลงไปพร้อมกันด้วย
---
ความสัมพันธ์ระหว่างระยะเวลาเกิด fermentation กับปริมาณสารอาหาร (nutrients) ในเมล็ด
ดังที่ได้เล่าไปแล้วว่า สภาพการหมักและความชื้นที่ลดลงสร้าง stress ให้กับเมล็ด ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของปริมาณสารอาหารบางตัวในเมล็ดด้วย มีการวิจัยถึงความสัมพันธ์ของระยะเวลาการหมักกับสารสำคัญบางตัว โดยเทียบระหว่าง short fermentation กับ long fermentation (ซึ่งเมื่อหมักนานเกิดคาร์บอนไดออกไซด์สะสมเยอะ กาแฟก็จะอยู่ในภาวะ hypoxia หรืออับออกซิเจน) ผมสรุปสั้นๆสำหรับกรณีหมักนานไปเลยนะครับ คือเมื่อ long fermentation แล้วแนวโน้มจะเป็นดังนี้
• Volatile สารให้กลิ่น : เพิ่มขึ้น
• Simple carbohydrate (พวกน้ำตาลโมเลกุลเล็กอย่างกลูโคส ฟรุคโตส) : ลดลง
• Free amino acid : ลดลง
• Caffeine : ไม่ค่อยเปลี่ยน
• Chlorogenic acid : ลดลง (ซึ่งก็น่าจะเป็นผลดีเพราะรสฝาดเฝื่อนอาจจะน้อย)
ในบทความอ้างอิง เขาสรุปว่าที่เคยเชื่อกันมาว่า Long fermentation จะทำให้กาแฟ over ferment จนกลายเป็นพวกเมล็ด stinker bean นั้นก็ไม่จริงเสมอไป ถ้าหากมีการควบคุมความสะอาด (hygenic ) ในกระบวนการหมักได้ดี
พูดมาถึงตรงนี้ต้องมีคำถามขึ้นมาแน่นอนว่า ‘แล้วนานแค่ไหนถึงเรียกว่า long?’
ปัจจุบันยังไม่มีใครกำหนดเกณฑ์มาตรฐานระยะเวลาการหมักยุคใหม่อย่างชัดเจนตายตัวครับ แต่หากเราเทียบบริบทที่บทความนี้ถูกเขียนขึ้น เขาน่าจะเอาการหมักกาแฟ wash เป็นเกณฑ์ ซึ่งเกณฑ์นี้ก็ยังไม่เปลี่ยนกันนะคือเขาหมักกัน 12-48 ชั่วโมงเป็นส่วนใหญ่ โดยยึดเอาการละลายของเมือกกาแฟออกไปจากผิวเมล็ดแล้วเป็นสำคัญ แต่จะไม่หมักน้ำเกิน 72 ชั่วโมงเพราะเป็นความเสี่ยงที่จะเกิด stinker bean หรือเมล็ดกลิ่นเหม็นบูดเหม็นเน่า กาแฟ long fermentation จึงน่าจะหมายถึงกาแฟที่หมักเกิน

3 วันขึ้นไป
อย่างไรก็ตามในส่วนของ amino acid มีรายละเอียดที่น่าสนใจคือ “มีการเพิ่มขึ้นของ amino acid ไปตามระยะเวลาการหมักไปจนถึงจุดสูงสุดจุดหนึ่งแล้วจึงลดลงอย่างรวดเร็ว” สะท้อนให้เห็นว่า ‘มีระยะเวลาการหมักที่เหมาะสมอยู่ระหว่าง short กับ long fermentation’ ที่จะทำให้เราได้ amino เยอะๆ ซึ่งจะเป็นผลดีกับคุณภาพของปฏิกิริยาการคั่วกาแฟโดยที่ก็ยังมีน้ำตาลอยู่มากพอด้วย
โดยประสบการณ์ส่วนตัวของผม... หมักกาแฟนานแค่ไหนถึงจะดีนั้นเราต้องมองสภาพกลิ่นรสที่เกิดขึ้นในระหว่างนั้นเป็นหลัก หากกาแฟหมักให้กลิ่นรสที่ดีอยู่ก็แสดงว่าเราควบคุม condition ได้ดีและการดำเนินไปของ fermentation ก็ยังเป็นไปด้วยดี การหมักก็สามารถจะไปต่อคือยืดเวลาไปต่อได้ แต่ถ้ากาแฟมีความเปรี้ยวสูง (ค่า pH ก็ต่ำ) กลิ่นก็เริ่มมีความฉุนเฉียวแบบของดองเกิดขึ้นบ้าง และปริมาณน้ำตาลในน้ำก็เหลือน้อยมากเราก็ควรจะยุติการหมักได้แล้ว ขืนยืดเวลาต่อไปก็ต้องเกิดความเสียหายอย่างแน่นอน
สรุปเบื้องต้นว่า การหมักสั้นให้กลิ่นรสซับซ้อนค่อนข้างน้อย และการหมักนานก็ไม่ได้ให้ผลแย่แบบที่เคยเชื่อกันมาถ้าเราควบคุมสภาวะแวดล้อมได้ดี (อุณหภูมิต่ำ, ปลอดเชื้อที่ทำให้บูดเสีย, และออกซิเจนต่ำ)
...แต่การหมักนานเกินไปก็ไม่ได้ให้ผลดีเสมอไปเช่นกัน
----
โปรเสสต่างกันก็มีชนิดและความเข้มข้นของ metabolite ที่ไม่เหมือนกัน
ภายใต้สภาพการโปรเสสที่ต่างกัน ทั้งจุลินทรีย์และ bean metabolism จะส่งผลให้เมล็ดกาแฟมีสัดส่วนของสารอาหารที่ต่างกันออกไป พูดง่ายๆบ้านๆว่า เชอรี่จากสวนเดียวกัน ถ้าทำโปรไฟล์การหมัก-ตากไม่เหมือนกัน กลิ่นรสของสารก็จะไม่เหมือนกัน ทั้งนี้เมื่อมองในรายละเอียด ปัจจัยที่กำหนดสภาวะการโปรเสส (processing condition) สำคัญๆมักจะได้แก่

1.ระยะเวลาเกิด fermentation

2. เราสีลอกเมือกออกอย่างไร? สีออกมากก็เหลือเมือกให้เกิด fermentation น้อยเป็นต้น (อาจจะให้ผลดีหรือไม่ดีก็ได้ ขึ้นอยู่กับเป้าหมายกลิ่นรสของตัวนักโปรเสส)

3. เราล้างเมล็ดก่อนนำขึ้นตากมากน้อยแค่ไหน (wet process) metabolite จะคงค้างเหลือบนเมล็ดก่อนขึ้นตากมากหรือน้อยก็อยู่ที่ขั้นตอนนี้

 
4. รูปแบบการตาก : ตรงข้อ 4 นี้ผมเพิ่มเติมจากบทความหลักนะครับ เพราะเมื่อเราศึกษามาจนถึงยุค 2022 กันแล้ว เราพบว่าคุณภาพของการตากนั้นส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของ green bean อย่างมากเลยทีเดียว ทั้งเรื่องความสม่ำเสมอของความชื้นและการลดปัญหาการด้อยคุณภาพลงในระหว่างเก็บสต๊อก green bean ยังไม่รวมถึงการพัฒนากลิ่นรสที่สามารถเกิดต่อเนื่องบนแคร่ตากได้อีกหลายวัน (คุณภาพของโครงสร้างเซลล์กาแฟจะดีหรือไม่ดีก็อยู่ตรงที่ว่าตากร้อนหรือเปล่านี่แหละครับ และการรักษาคุณภาพเซลล์เอาไว้ได้มากก็หมายถึงโอกาสที่จะรักษา aroma ดีๆตามไปด้วย)

คุณค่าของการโปรเสสโดยใช้ความรู้และเข้าใจเกี่ยวกับ Fermentation ที่ถูกต้อง
จากที่ผมเล่ามาค่อนข้างยืดยาวแล้วนั้น จะเห็นได้ว่าผลลัพธ์ที่เราจะได้เนื่องจากการควบคุมการหมักและโปรเสสได้ดีนั้นไม่ใช่แค่เรื่อง Volatile หรือสารที่สามารถระเหยได้ง่าย (ให้กลิ่น) เท่านั้นแต่ยังรวมถึงคุณค่าสัมผัสทางกลิ่นรส (sensorial quality) อีกมากมาย กาแฟที่หมักดียังมักจะมี body ที่หนาแน่นนุ่มนวลจากกรดไขมันพวก glycerol , กรดผลไม้ที่สร้างมิติสดชื่นอย่างพวก citic, malic, tataric และ lactic นอกจากนี้ยังมีน้ำตาล sucrose สะสมที่เมล็ดมากขึ้นกว่าเดิม ซึ่งย่อมส่งผลต่อคุณภาพของความหวานในกาแฟและกลิ่นหอมหวานอื่นๆอีกมากมาย
มีงานวิจัยทางวิชาการที่ต่อเนื่องเกี่ยวกับศาสตร์การหมักที่เกี่ยวข้องกับจุลินทรีย์ทั้งพวกที่เป็นคุณและโทษ ซึ่งองค์ความรู้เหล่านี้จะช่วยให้เราทำกาแฟได้อย่างมีคุณภาพและปลอดภัยแก่การบริโภคมากขึ้น
เมื่อนักคั่วรู้และเข้าใจเรื่องเหล่านี้พอ เขาจะให้คุณค่าในการพยายามพัฒนามาตรฐานการแปรรูปโดยใช้วิทยาศาสตร์
...และตอบตัวเองได้อย่างไม่ยากเย็นว่า fermentation คือการแต่งกลิ่นหรือไม่?

ขอขอบคุณบทความเรื่อง The Fermentation Effect โดยคุณ Sophia Jiyung Zhang และ Florac De Bruyn
https://sca.coffee/.../the-fermentation-effect-25....
ปล. ชีทเก่าและเยินเพราะพรินท์มาอ่านตั้งนานมากๆๆๆแล้ว

ผู้เขียน....อาคม สุวัณณกีฏะ

ช่องทางสั่งซื้อเมล็ดกาแฟคั่วปรีดา
Website : https://www.preda-roastinghouse.com/predacoffeebeans
Facebook : https://m.me/predaroastinghouse
Line : https://shop.line.me/@preda.coffee
shopee : https://shope.ee/7zXK5jKBxz
Lazada : ค้นหาร้าน กาแฟปรีดา https://s.lazada.co.th/s.S2X54

กาแฟพิเศษ PREDA LTLH
Line : https://shop.line.me/@preda. ltlh

หนังสือและโปสเตอร์
Line : https://shop.line.me/@preda.things