Methanol สามารถเกิดในการหมักกาแฟได้หรือไม่ ? และสะท้อนคุณภาพของการหมักกาแฟอย่างไร

Methanol สามารถเกิดในการหมักกาแฟได้หรือไม่ ? และสะท้อนคุณภาพของการหมักกาแฟอย่างไร

ก่อนที่จะพูดถึงแอลกอฮอล์ (Alcohol) ที่สามารถเกิดขึ้นได้ในกระบวนการหมักกาแฟนั้น แอลกอฮอล์ส่วนใหญ่ที่พบเจอ ในกระบวนการอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องจะมีแอลกอฮอล์ที่สำคัญ สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทหลักๆ ได้แก่

1. เอทิลแอลกอฮอล์ (Ethyl Alcohol หรือ Ethanol)
ซึ่งเป็นแอลกอฮอล์ที่บริโภคได้และเป็นองค์ประกอบหลักในเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ การผลิตเอทานอลมักมาจากกระบวนการหมักชีวภาพ (Biological Fermentation) ภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน โดยใช้จุลินทรีย์ที่เหมาะสม เช่น ยีสต์ Saccharomyces cerevisiae และแบคทีเรียชนิดที่สามารถดำรงชีวิตได้ในสภาวะไร้ออกซิเจนหรือแบบกึ่งออกซิเจน (Anaerobic หรือ Facultative Bacteria) เช่นการหมักไวน์ สุรา หรือการแปรรูปกาแฟ

2. เมทานอล (Methanol)
ซึ่งส่วนใหญ่มาจากกระบวนการสังเคราะห์จากวัตถุดิบอินทรีย์ (Organic Matter) หรือการสังเคราะห์ทางชีวภาพ (Biosynthesis) เมทานอลถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่าง ๆ เช่น การผลิตเชื้อเพลิงและสารเคมี อย่างไรก็ตาม เมทานอลเป็นสารอันตรายที่หากเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ในปริมาณที่สูง จะก่อให้เกิดผลเสียต่อสุขภาพ การหมักวัตถุดิบสามารถผลิตเมทานอลได้ในปริมาณน้อย โดยขึ้นอยู่กับชนิดของผลไม้ วัตถุดิบที่ใช้ และการปนเปื้อนของจุลินทรีย์ อื่นๆ ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้ในกระบวนการแปรรูปและหมักกาแฟ

โอกาสในการเกิดเมทานอลในกระบวนการหมักกาแฟ

ในกระบวนการแปรรูปกาแฟอาจจะมีการตากทั้งผล (Dry process) หรือปอกเปลือก (Honey, Washed) เพื่อให้จุลินทรีย์ได้เปลี่ยนรูปสารตั้งต้นให้พัฒนาเป็นรสชาติในกาแฟ ต้องอาศัยการหมักในรูปแบบต่างๆ เช่น การหมักของผลกาแฟ (Coffee Cherry) หรือเยื่อเมือกที่หุ้มเมล็ดกาแฟ และผลกาแฟจัดอยู่ในกลุ่มผลไม้ประเภท drupe เช่นเดียวกับองุ่นและแอปเปิล ซึ่งมีองค์ประกอบของ เพกติน (Pectin) ซึ่งเป็นพอลิเมอร์น้ำตาล ที่จุลินทรีย์ต่างๆ ทั้งที่มีประโยชน์หรือบางสายพุันธ์ที่ไม่พึงประสงค์ สามารถย่อยสลายได้ ทำให้เกิดเมทานอล การย่อยสลายนี้มักเกิดจากจุลินทรีย์ที่ปนเปื้อนอยู่บนผิวผลกาแฟ โดยเฉพาะในกรณีที่มีปริมาณน้ำในกระบวนการหมัก (Water activity, aw) สูงและการควบคุมสภาวะไร้ออกซิเจนที่ไม่สมบูรณ์

การหมักที่มีประสิทธิภาพสามารถลดการเกิดเมทานอลได้โดยการใช้จุลินทรีย์เฉพาะกลุ่ม เช่น ยีสต์และแบคทีเรียกรดแลคติก (Lactic Acid Bacteria - LAB) ซึ่งสามารถผลิตกรดอินทรีย์เพื่อลดการทำงานของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการผลิตเมทานอล รวมถึงแข่งขันกับจุลินทรีย์ไม่พึงประสงค์ที่อาจส่งผลเสียต่อกระบวนการหมัก

ความแตกต่างระหว่างเมทานอลและเอทานอล

เมทานอล (CH3OH) และเอทานอล (CH3CH2OH) มีโครงสร้างทางเคมีที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน ซึ่งส่งผลต่อวิธีการเมแทบอลิซึมในร่างกาย เมทานอลเมื่อเข้าสู่ร่างกายจะถูกเปลี่ยนเป็นฟอร์มาลดีไฮด์ (Formaldehyde) และกรดฟอร์มิก (Formic Acid) ซึ่งเป็นสารที่มีความเป็นพิษสูง และอาจนำไปสู่ภาวะกรดเป็นพิษในเลือด (Acidosis) ที่เป็นอันตรายต่อชีวิต ขณะที่เอทานอลจะถูกเปลี่ยนเป็นสารอะซิเตต (Acetate) ซึ่งมีความเป็นพิษต่ำกว่า

ในกระบวนการหมักจุลินทรีย์ เช่น ยีสต์และ LAB จะเปลี่ยนน้ำตาลในวัตถุดิบให้กลายเป็นเอทานอล กรดแลคติก และกรดอินทรีย์อื่น ๆ เพื่อเป็นแหล่งพลังงานให้กับจุลินทรีย์ ซึ่งกระบวนการนี้สามารถควบคุมได้ผ่านการเลือกใช้วัตถุดิบ ความสะอาด การจัดการจุลินทรีย์ และการควบคุมสภาวะแวดล้อมล้อมที่เหมาะสม

ความสำคัญของกระบวนการหมักต่อ Quality cups ในกาแฟ

กระบวนการหมักกาแฟ ในระหว่างการ process มีบทบาทสำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการผลิตกาแฟ เนื่องจากเป็นขั้นตอนที่ช่วยพัฒนาคุณภาพและลักษณะเฉพาะของผลิตภัณฑ์กาแฟในด้านรสชาติและกลิ่น การหมักช่วยกำจัดเยื่อเมือก (Mucilage) ที่หุ้มเมล็ดกาแฟ และมีผลต่อการพัฒนารสชาติ (Flavor Profile) ผ่านกระบวนการย่อยสลายของจุลินทรีย์ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อความสมดุลของกรดในกาแฟ ความหวาน และความซับซ้อนของรสชาติที่ปรากฏในกาแฟที่เราดื่มโดยเฉพาะกาแฟพิเศษ (Specialty)

อย่างไรก็ตาม การปนเปื้อนของเมทานอลรวมถึง โอกาสของการเกิด Phenol ที่ไม่พึงประสงค์ต่างๆ ในขั้นตอนการหมักเป็นประเด็นที่ต้องให้ความสำคัญ เนื่องจากเมทานอลสามารถเกิดขึ้นได้จากการย่อยสลายเพกตินในสภาพแวดล้อมที่มีการปนเปื้อนของจุลินทรีย์ที่ไม่พึงประสงค์ หรือการควบคุมสภาวะหมักที่ไม่ได้มาตรฐาน การปนเปื้อนของเมทานอลสะท้อน โอกาสที่จะมีการเกิดรสชาติที่ไม่พึงประสงค์ตามมา เช่น กลิ่นหมักเปรี้ยว, defects หรือ "Taints" ที่ลดทอนคุณภาพโดยรวมของคุณภาพกาแฟ

แนวทางการปรับปรุงกระบวนการหมักเพื่อเพิ่มคุณภาพผลิตภัณฑ์

การปรับปรุงกระบวนการหมักเพื่อควบคุมการเกิดเมทานอล หรือสิ่งที่ปนเปื้อนที่ตามมา อีกทั้งควบคุม Fermentation rate ของกาแฟ สามารถ Optimization ได้ด้วย

1.การคัดเลือก Raw material ที่ดี
เริ่มต้นด้วยการเลือกผลกาแฟที่สุกเต็มที่ (Fully Ripened Cherries) และคัดผลกาแฟที่มีความเสียหายหรือมีการเน่าเสีย (Defective Cherries) ออกและ ล้าง Cherries ด้วยน้ำสะอาด เพื่อป้องกันการปนเปื้อนของจุลินทรีย์ที่ไม่ต้องการ


2. การใช้จุลินทรีย์ที่มีความจำเพาะมากขึ้น
การใช้ยีสต์และแบคทีเรียกรดแลคติกที่มีความบริสุทธิ์และคัดเลือกอย่างเหมาะสม ช่วยให้กระบวนการหมักมีความเสถียรและลดโอกาสการเกิดการหมักกรดที่ไม่พึงประสงค์หรือเมทานอล

3. การควบคุมปัจจัยสิ่งแวดล้อมในระหว่างการหมัก
      = ค่า pH : การรักษาค่า pH ในช่วงที่เหมาะสม (ประมาณ 4-5) ช่วยเพิ่มการทำงานของจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ ได้ดีขึ้น
      = อุณหภูมิ : การควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ในช่วง 20–30 องศาเซลเซียส ช่วยสนับสนุนการทำงาน Enzyme ของจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์
      = สภาวะไร้ออกซิเจน (Anaerobic Condition) : การหมักในสภาวะไร้ออกซิเจนที่เหมาะสม ช่วยลดการทำงานของจุลินทรีย์ที่ปนเปื้อน

4. ความสะอาดเบื้องต้นของขั้นตอนการ Fermentation
      = การทำความสะอาดอุปกรณ์และพื้นที่หมักเพื่อลดการปนเปื้อน
      = (การลด aw) ลดปริมาณน้ำหรือของเหลวต่างๆ ที่มาจากการล้างและอื่นๆ ก่อนทำการเติมจุลินทรีย์และก่อนเริ่มกระบวนการหมัก เพื่อป้องกันการเน่าเสียระหว่างการหมัก

แม้ว่ากระบวนการ fermentation และ process นั้นสามารถสร้างความเปลี่ยนแปลงในทางชีวภาพและกลายมาเป็นส่วนหนึ่งในรสชาติกาแฟ แต่ในวิธีการทั้งหมดนั้นยังต้องอาศัยการตาก (Drying) และการคั่ว ที่จะเปลี่ยนกระบวนการทางเคมีและกำจัดแอลกอฮอล์ต่างๆออกไปได้ สิ่งที่เหลือในกาแฟคั่วนั้นจะเป็นการสะท้อนถึงคุณภาพของขั้นตอนการ process การเกิด Methanol ได้แสดงถึงการ contanimation อาจทำให้เกิด ‘Taints’ ในกาแฟได้ ดังนั้นกระบวนการหมักที่มีการควบคุมอย่างเหมาะสมไม่เพียงช่วยลดการปนเปื้อนของเมทานอล แต่ยังเป็นกุญแจสำคัญในการยกระดับคุณภาพและความน่าเชื่อถือของ การให้ความสำคัญในขั้นตอนนี้จึงมีความจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับผู้ผลิตกาแฟที่ต้องการสร้าง Quality “กาแฟที่รสชาติสะอาด” และมาตรฐานความปลอดภัยในอาหาร แก่ผู้บริโภค

เรียบเรียงโดย : Hillkoff Academy


Reference
1- Blumenthal P, Steger MC, Einfalt D, Rieke-Zapp J, Quintanilla Bellucci A, Sommerfeld K, Schwarz S, Lachenmeier DW. Methanol Mitigation during Manufacturing of Fruit Spirits with Special Consideration of Novel Coffee Cherry Spirits. Molecules. 2021 Apr 28;26(9):2585. doi: 10.3390/molecules26092585. PMID: 33925245; PMCID: PMC8125215.

2- Ohimain EI. Methanol contamination in traditionally fermented alcoholic beverages: the microbial dimension. Springerplus. 2016 Sep 20;5(1):1607. doi: 10.1186/s40064-016-3303-1. PMID: 27652180; PMCID: PMC5028366.