จากไร่กาแฟ สู่แก้วในมือคุณ ทำความรู้จักกับวิทยาศาสตร์ของกาแฟ

จากไร่กาแฟ สู่แก้วในมือคุณ ทำความรู้จักกับวิทยาศาสตร์ของกาแฟ

39

ใครจะคิดว่ากาแฟหนึ่งแก้วจะเป็นต้นทางให้เราได้สังเกต ทดลอง และทำความเข้าใจธรรมชาติในชีวิตประจำวัน ที่มีจุดเริ่มต้นที่ไร่กาแฟมาสู่กาแฟถ้วยโปรดที่บ้าน ซึ่งทุกขั้นตอนล้วนมีวิทยาศาสตร์อยู่เบื้องหลัง

 ในวาระ “วันกาแฟสากล” ในวันที่ 1 ตุลาคม ของทุกๆ ปี นานาชาติได้ร่วมกันเฉลิมฉลองและส่งต่อคุณค่าของกาแฟทั้งห่วงโซ่ ตั้งแต่เกษตรกรผู้ปลูกจนถึงพวกเราผู้ดื่มด่ำกับรสชาติของกาแฟ ในวันกาแฟสากลเรามาจิบกาแฟแก้วโปรดผ่านสายตาของนักวิทยาศาสตร์น้อยในตัวเรากันเถอะ

ขณะที่จิบกาแฟ เรากำลังชิม “สารประกอบ” มากมายที่ร่วมกำหนดบุคลิก รวมถึงกลิ่นและรสของกาแฟ สารแรกได้แก่ คาเฟอีน (caffeine) ที่เป็นสารกระตุ้นทำให้รู้สึกตื่นตัว สำหรับกรดคลอโรจินิก (chlorogenic acids) ให้รสเปรี้ยวและคุณสมบัติต้านออกซิเดชัน ส่วนไตรโกเนลลีน (trigonelline) เป็นแอลคาลอยด์ที่มีบทบาทต่อกลิ่นรส และระหว่างการคั่วเมล็ดกาแฟ จะมีการสลายตัวของไตรโกเนลลีนให้สารประกอบระเหยกลุ่มไพริดีน (pyridine) ไพโรล (pyrrole) และ ไนอาซิน (niacin) ซึ่งเป็นสารประกอบที่ให้กลิ่นและรสของกาแฟ

ทั้งนี้ปฏิกริยาที่เกี่ยวข้องก็คือ ปฏิกิริยาเมลลาร์ด (Maillard reaction) ที่เกิดขึ้นระหว่างน้ำตาลกับกรดอะมิโนที่มีความร้อนเป็นตัวเร่งปฏิกริยา ทำให้เกิดสารประกอบสีน้ำตาลที่มีกลิ่นและรสต่างกันไป ซึ่งปฏิกิริยานี้เองที่ทำให้กาแฟมีกลิ่น “อบ-คั่ว” และสีเข้มขึ้นเมื่อคั่วมากขึ้นนั่นเอง    

การชงกาแฟในแต่ละครั้งนั้น เปรียบเหมือนการสกัดสารเคมีแบบย่อที่มีปัจจัยหลักคืออัตราส่วนกาแฟต่อน้ำ อุณหภูมิของน้ำ ความละเอียดของการบด เวลา และคุณภาพน้ำ สำหรับอัตราส่วนของการชงกาแฟที่แนะนำโดย Specialty Coffee Association นั้นมีสัดส่วนที่ 1:17 ถึง 1:18 หรือกาแฟ 55 กรัมต่อน้ำประมาณ 1 ลิตร แล้วค่อย ๆ ปรับสัดส่วนของ กาแฟ:น้ำ ตามรสอ่อน-เข้มที่ชอบ ขณะที่ช่วงอุณหภูมิของน้ำที่เหมาะสมสำหรับการชงกาแฟส่วนใหญ่คือประมาณ 90–96 องศาเซลเซียส หากร้อนเกินไปกาแฟอาจให้รสชาติขมไหม้ แต่ถ้าเย็นเกินไปกาแฟก็จะมีรสจางหรือเปรี้ยวเกินจำเป็น

นอกจากนี้ค่า Total Dissolved Solids (TDS) และความเป็นด่าง (alkalinity) ของน้ำที่ใช้ในการชงกาแฟก็มีผลต่อการดึงรสชาติของกาแฟเช่นกัน หากค่า TDS สูงมากเกินไปแสดงว่ามีสารแขวนลอยมาก ทำให้ดึงรสชาติกาแฟออกมาได้น้อย และได้กาแฟรสชาติเหมือนมีโลหะผสม แต่ถ้า ค่า TDS ต่ำมากเกินไป อาจจะทำให้รสชาติกาแฟขม เฝื่อนและไม่หอม ส่วนความเป็นด่างนั้น หากความเป็นด่างสูงเกินไป จะไปลดความเปรี้ยวของกรดที่อยู่ในกาแฟ ในขณะที่น้ำที่มีค่าความเป็นด่างต่ำเกินไป เมื่อ pH เปลี่ยนแปลงก็จะไม่สามารถต้านทานได้ทำให้กาแฟเปรี้ยวมากเกินไป ดังนั้น คอกาแฟนิยมใช้น้ำกรองสะอาดที่มีค่า TDS ในช่วง 50-100 mg/l  และความเป็นด่าง (Alkalinity) ใกล้ 40 ppm และไม่ใช้น้ำกลั่นล้วน ๆ เพื่อไม่ให้กาแฟมีรสชาติทื่อเกินไป

ส่วนคำถามยอดฮิต “ดื่มกาแฟแค่ไหนจึงพอดี” มีรายงานชี้ว่าสำหรับผู้ใหญ่สุขภาพดีโดยทั่วไปสามารถได้รับคาเฟอีนในปริมาณประมาณ 400 mg/วัน  แต่ก็ต้องคำนึงถึงความไวต่อคาเฟอีนที่แตกต่างกันในแต่ละคนด้วย ขณะที่หญิงตั้งครรภ์หรือให้นมบุตรมีคำแนะนำให้จำกัดปริมาณคาเฟอีนประมาณ 200 mg/วัน และไม่ควรดื่มกาแฟรวดเดียวแต่อาจจะใช้วิธีจิบกาแฟตลอดวันแทน

ทั้งนี้ปริมาณคาเฟอีนในกาแฟของเรานั้นก็ขึ้นกับชนิดเมล็ดและวิธีชงอีกด้วย เช่น กาแฟดริปหนึ่งแก้วขนาด 8 oz หรือ 237 ml มีคาเฟอีนอยู่ประมาณ 96 mg เป็นต้น

จากกาแฟแก้วโปรดในช่วงเช้า คุณครูสามารถเชื่อมโยงกาแฟกับการเรียนรู้ในห้องเรียนได้โดยชวนนักเรียนร่วมวางแผนทดลองแบบควบคุมตัวแปร เช่น ชงกาแฟด้วยอัตราส่วนต่าง ๆ 1:15 1:18 และ 1:19 ที่อุณหภูมิเดียวกันแล้วบันทึกความเข้มสัมพัทธ์ หรือการนำน้ำชนิดต่าง ๆ กัน เช่น น้ำต้ม น้ำกรอง และน้ำบรรจุขวด มาทดลองชงกาแฟแล้วเปรียบเทียบพร้อมวัดค่า TDS ด้วยเครื่องวัด TDS meter และลองชิมกาแฟที่อาจจะมีรสชาติต่าง ๆ กัน จากนั้นมาร่วมกันอภิปรายผล โดยโยงการทดลองเข้ากับสาระวิทยาศาสตร์เรื่องสารละลายและความร้อน และสาระคณิตศาสตร์เรื่องกราฟและสถิติพื้นฐาน  

การดื่มกาแฟให้เกิดผลดีกับตนเองนั้น จำเป็นต้องฟังร่างกายของเราเอง ค่อย ๆ ปรับสัดส่วน อุณหภูมิ และชนิดน้ำเพื่อหาจุดที่เราชอบและเหมาะสม และต้องคำนึงถึงปริมาณคาเฟอีนรวมที่ได้รับจากทุกแหล่งในแต่ละวัน หากมีภาวะสุขภาพหรือกำลังตั้งครรภ์หรือให้นมบุตร ควรปรึกษาแพทย์ก่อนบริโภคกาแฟ  

ในวันกาแฟสากลปีนี้ เราอาจมองกาแฟหนึ่งแก้วเป็นบทเรียนวิทยาศาสตร์ในชีวิตประจำวัน ที่ทั้งอร่อย สนุก และต่อยอดทักษะ STEM ให้กับผู้เรียนไปพร้อมกันเถอะ

เกร็ดเล็กเกร็ดน้อย :

รู้หรือไม่ จุลินทรีย์มีส่วนสำคัญในการผลิตกาแฟเช่นกัน หลังจากการเก็บเกี่ยวเมล็ดกาแฟแล้ว จะมีขั้นตอนการหมักเมล็ดกาแฟ (fermentation) ที่จุลินทรีย์หลากหลายจำพวก เช่น ยีสต์และแลคติกแอซิดแบคทีเรีย จะมาช่วยย่อยเมือกที่อยู่รอบ ๆ เมล็ดกาแฟ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของเมล็ด กลายเป็นสารตั้งต้นกลิ่นและรส ซึ่งในเวลาต่อมาการคั่วเมล็ดกาแฟและการชงกาแฟก็จะทำให้ความหอมนั้นโดดเด่นขึ้น

ยีสต์นั้นมีบทบาทในการลอกเมือกโดยใช้เอนไซม์เพกติเนสย่อยเพกตินในชั้นเมือกและสร้างกรดและแอลกอฮอล์ที่เป็นสารตั้งต้นของกลิ่นผลไม้และดอกไม้ ส่วนแลกติกแอซิดแบคทีเรียจำพวก Leuconostoc Lactiplantibacillus Lactobacillus จะช่วยลด pH และสร้างกรดอินทรีย์ที่เพิ่มมิติของรสชาติ ให้ความหวาน นุ่ม ของกาแฟ อย่างไรก็ดีหลังจากขั้นตอนนี้จะต้องอบ ตากและเก็บรักษาเมล็ดกาแฟเป็นอย่างดีเพื่อไม่ให้เกิดการปนเปื้อนของเชื้อราที่จะมาทำลายผลผลิต

อ้างอิง :


ส่งข้อความถึงเรา
 Skip to content