กลไกการเกิดกลิ่นพีชและพลัมในระหว่างหมักกาแฟ

กลิ่นพลัมและพีชที่เกิดได้จากการหมักแบบ Yeast Process อธิบาย กลไกการเกิดกลิ่นพีชและพลัมในระหว่างหมักกาแฟ

เนื่องจาก Plum Flow ของปรีดากำลังจะเริ่มเปิดจองในวันเสาร์ที่ 1 ก.พ. 2025 นี้ ผมจึงคิดว่าน่าจะเขียนเล่าเรื่องกลิ่นพีช พลัมที่เกิดจากการหมักกาแฟของปรีดาสักหน่อย เพราะการหมักที่ให้ taste note แบบนี้ทำไม่ได้ง่ายๆ และมีความน่าสนใจมาก

-----------------------

การหมักกาแฟด้วยยีสต์กลุ่ม Saccharomyces เพื่อสร้างกลิ่นพีชและพลัม
ยีสต์กลุ่ม Saccharomyces ซึ่งสามารถช่วยเพิ่มกลิ่นผลไม้ เช่น พีช (peach) และพลัม (plum) ได้ โดยกระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการสร้างสารประกอบสำคัญอย่าง gamma-lactone และ delta-lactone ซึ่งเป็นกลุ่มสารที่ให้กลิ่นหอมคล้ายผลไม้ฉ่ำและครีมเนียนนุ่ม
gamma-lactone เช่น γ-decalactone เป็นสารที่ให้กลิ่นพีชและแอปริคอต
delta-lactone เช่น δ-dodecalactone ให้กลิ่นพลัมและลูกแพร์
กระบวนการสังเคราะห์ Lactone นี้เราเรียกว่า Lactonization

-----

#Lactonization คืออะไร?
Lactonization เป็นกระบวนการทางชีวเคมีหรือทางเคมีที่ทำให้ กรดไฮดรอกซีคาร์บอกซิลิก (hydroxy carboxylic acids) เปลี่ยนเป็น แลคโทน (lactone) ผ่านการสร้างพันธะเอสเทอร์ภายในโมเลกุล ซึ่ง Lactone เป็นสารสำคัญที่พบได้ในกระบวนการหมักและการสังเคราะห์สารให้กลิ่นและรสในอุตสาหกรรมอาหาร เช่น กาแฟ ไวน์ และเครื่องดื่มอื่นๆ
ในกระบวนการหมักกาแฟ สามารถเกิด Lactonization ได้จากการเปลี่ยนกรดไขมันอิสระ (Free Fatty Acids) เช่น Hydroxy Fatty Acids ให้เป็น γ-lactone และ δ-lactone โดยมีเอนไซม์จากยีสต์มาช่วยสนับสนุนให้เกิดขึ้นครับ
---
กลไกการเกิดปฏิกิริยาทางชีวเคมีตั้งแต่เริ่มต้นการหมัก
1. การย่อยสลายคาร์โบไฮเดรตและไขมันในเมล็ดกาแฟให้กลายเป็นน้ำตาล
เมื่อกาแฟถูกหมักด้วยยีสต์ Saccharomyces, ยีสต์จะใช้เอนไซม์ช่วยสลายคาร์โบไฮเดรตในเมือก (mucilage) ของเมล็ดกาแฟให้กลายเป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว เช่น กลูโคสและฟรุกโตส ซึ่งนำไปใช้เป็นแหล่งพลังงานสำหรับกระบวนการหมัก
2. การเปลี่ยนแปลงของกรดไขมันและสร้างสารประกอบแลคโทน (Lactone compounds)
ยีสต์ Saccharomyces ยังช่วยกระตุ้นการสลายของกรดไขมันในเมือกของกาแฟ เช่น กรดไลโนเลอิกและกรดโอเลอิก
3. กรดไขมันเหล่านี้สามารถถูกเปลี่ยนเป็นสารประกอบที่เรียกว่า 4-hydroxy fatty acids ผ่านปฏิกิริยาของเอนไซม์ในระหว่างการหมัก
4. จากนั้น 4-hydroxy fatty acids จะถูกเปลี่ยนโครงสร้างเป็น gamma-lactone และ delta-lactone โดยกระบวนการ β-oxidation และ lactonization

--------

ผลของสภาวะการหมักต่อการสร้าง lactone และเอนไซม์ที่เกี่ยวข้อง
ค่า pH และการจำกัดออกซิเจน: มีค่า pH การหมักบางช่วงที่สนับสนุนให้เกิด Lactone ได้ดีโดยอยู่ในสภาวะที่จำกัดออกซิเจนหรือมีออกซิเจนในปริมาณต่ำ

อุณหภูมิการหมัก: ช่วงอุณหภูมิเย็น 18-23°C เป็นช่วงที่เหมาะสมสำหรับยีสต์กลุ่ม Saccharomyces
ปรีดาทำงานหมักในรูปแบบ Lab กันมาค่อนข้างมากก็เห็นผลได้ชัดว่ายิ่งใช้อุณหภูมิหมักสูงขึ้น ผลลัพธ์ของกลิ่นที่ได้จะแตกต่างกันออกไป การหมักร้อนมักจะทำให้ได้กลิ่นฉุนรุนแรง ไม่นุ่มนวล

เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงกรดไขมันและการสร้างสารหอมในกาแฟสามารถมาจาก ทั้งสองแหล่ง คือ ยีสต์ (Saccharomyces) และเมือกกาแฟ (mucilage) โดยแต่ละแหล่งมีบทบาทแตกต่างกัน ได้แก่
1. Lipase (ไลเปส)
อยู่ในเซลล์ของเมือกกาแฟ
ปลดปล่อย กรดไขมันอิสระ (Free Fatty Acids - FFA) จากไขมันในเมือก
กรดไขมันที่ปลดปล่อย เช่น กรดไลโนเลอิก (linoleic acid) และกรดโอเลอิก (oleic acid) เป็นสารตั้งต้นของกลิ่นผลไม้


2. Lipoxygenase (LOX)
พบในเมือกกาแฟและเมล็ดกาแฟเอง
ช่วยเปลี่ยน กรดไขมันไม่อิ่มตัว ให้เป็น อนุพันธ์ของกรดไฮดรอกซี (hydroxy fatty acids) เช่น 13-HPOD ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของ lactone


3. β-Oxidation Enzymes
อยู่ในเซลล์ของยีสต์ Saccharomyces cerevisiae
ช่วยเปลี่ยนกรดไขมันอิสระเป็น 4-hydroxy fatty acids
กระบวนการ β-oxidation ทำให้โซ่คาร์บอนของกรดไขมันสั้นลง พร้อมสำหรับการเปลี่ยนเป็น lactone


4. Lactonization Enzymes
อยู่ในยีสต์
ช่วยเปลี่ยน 4-hydroxy fatty acids gamma-lactone และ delta-lactone
สรุปง่ายๆว่า เมือกกาแฟ ให้สารตั้งต้น (fatty acids) สำหรับการหมัก
ส่วน ยีสต์ Saccharomyces เป็นตัวเร่งกระบวนการสร้าง lactone เพื่อเพิ่มกลิ่นผลไม้

-----

Plum Flow คืออะไร?
เมื่อเราโปรเสสโดยการหมักแบบ Yeast-dry ร่วมกับการตากแบบ LTLH (Low Temperature-Low Humidity Coffee Drying) จนได้ผลลัพธ์เป็น Plum ตัวนี้แล้ว เราก็ทำการบ่มสารกาแฟต่อไปเรื่อยๆ คอยคั่วชิมทดสอบเพื่อติดตามผลของกลิ่นรสทุกเดือน ก็พบเหมือนกับในกรณีของ Strawberry Field Flow ว่า เมื่อผ่านการบ่มไป 9 เดือน กาแฟ Plum ก็ละเมียดละไมได้กลิ่นรสที่ยอดเยี่ยม คือทั้งกลิ่นมาครบ รสสัมผัสก็นุ่มนวล smooth body มากๆ

ดังนั้น เราจึงให้คำว่า Flow เพิ่มขึ้นมาเพื่อบอกแก่นักดื่มว่า ถึงช่วงเวลา peak ของเขาแล้วนั่นเอง
เรามีนัดพบกันวันเสาร์นี้นะครับ
ขอบคุณครับ

-------

ขอบพระคุณเอกสารประกอบบทความ
Silva, R., Coelho, E., Aguiar, T. Q., & Domingues, L. (2021). Microbial Biosynthesis of Lactones: Gaps and Opportunities towards Sustainable Production. Applied Sciences, 11(18), 8500. https://doi.org/10.3390/app11188500

Berger, R. G. (2007). Flavours and Fragrances: Chemistry, Bioprocessing and Sustainability. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-540-49339-6

Oliveira, L. S., Franca, A. S., & Gloria, M. B. A. (2021). Fermentation of Coffee: Control of Operation Parameters, Impact on Quality and Sensory Analysis A Review. Food Reviews
International.https://doi.org/[DOI]