การตรวจสอบแหล่งที่มาของเมล็ดกาแฟสดจากการวิเคราะห์อัตราส่วนไอโซโทปที่เสถียร

               ในกระบวนการผลิตอาหารความต้องการที่จะลดต้นทุนการผลิตเพื่อให้ได้ผลกำไรที่เพิ่มมากขึ้นเป็นเหตุผลที่จูงใจให้เกิดการปลอมแปลงแหล่งที่มาของอาหารซึ่งส่งผลต่อราคาที่สามารถจำหน่ายได้ในท้องตลาดสูงขึ้น สิ่งต่างๆเหล่านี้ส่งผลต่อความเชื่อมั่นของผู้บริโภคจึงเป็นที่มาของความต้องการหาข้อมูลที่น่าเชื่อถือในการยืนยันแหล่งที่มาของวัตถุดิบต่างๆตามที่ผู้ผลิตได้ระบุไว้บนฉลากของผลิตภัณฑ์ ในขณะเดียวกันสามารถเป็นข้อมูลยืนยันถึงคุณภาพของแบรนด์สินค้าในผลิตภัณฑ์ประเภทเดียวกันที่มีจำหน่ายตามท้องตลาด

                กาแฟจัดเป็นเครื่องดื่มที่ได้รับความนิยมอย่างสูงทั่วโลก เนื่องจากแหล่งผลิตหรือแหล่งเพาะปลูกมีหลากหลาย และเมล็ดกาแฟที่เจริญเติบโตในแต่ละแหล่งมีองค์ประกอบของสารเคมีที่มีความเฉพาะตัว (chemical signature) จึงสามารถทำการวิเคราะห์อัตราส่วนไอโซโทปของธาตุไฮโดรเจน และออกซิเจนเพื่อยืนยันถึงแหล่งที่มาของเมล็ดกาแฟได้ โดยใช้เครื่องมือวิเคราะห์อัตราส่วนไอโซโทปด้วยเทคนิคการวิเคราะห์มวลร่วมกับการเตรียมตัวอย่างอัตโนมัติด้วยการเปลี่ยนรูปตัวอย่างด้วยความร้อนแบบ pyrolysis

ภาพตัวอย่างเครื่องมือที่ใช้ทำการวิเคราะห์หาแหล่งที่มาของเมล็ดกาแฟ

Thermo Scientific™ EA IsoLink™ IRMS System

ขั้นตอนการวิเคราะห์ตัวอย่าง

เอกลักษณ์ของอัตราส่วนไอโซโทปของธาตุไฮโดรเจน และออกซิเจนในเมล็ดกาแฟ

                อัตราส่วนไอโซโทปของธาตุไฮโดรเจน และออกซิเจนในเมล็ดกาแฟสามารถใช้บ่งชี้ถึงความแตกต่างของแหล่งเพาะปลูกได้โดยอัตราส่วนของธาตุไฮโดรเจน และออกซิเจนจะได้รับผลกระทบมาจากแหล่งน้ำที่ใช้เพาะปลูก ซึ่งเชื่อมโยงกับวัฎจักรของน้ำในพื้นที่ต่างๆ อาจรวมถึงพื้นดินบริเวณนั้นๆ ระดับความสูงและระยะทางที่ห่างจากทะเลแตกต่างกันออกไป อัตราส่วนไอโซโทปของออกซิเจน และไฮโดรเจนมีการเปลี่ยนแปลงขณะเกิดฝนตกเนื่องจากไอโซโทปที่หนักกว่า (¹⁸O และ ²H) จะกลั่นตัวจากก้อนเมฆตกเป็นน้ำฝนก่อน โดยเมื่อก้อนเมฆเดินทางขึ้นไปบนพื้นที่ที่ห่างจากทะเลไป ก็จะมีการเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนไอโซโทปเกิดขึ้นต่อไปเช่นกัน ด้วยเหตุผลนี้เราจึงสามารถใช้ผลการวิเคราะห์อัตราส่วนไอโซโทปของธาตุทั้งสองนี้เป็นตัวจำแนกแหล่งกำเนิดของเมล็ดกาแฟที่ปลูกในพื้นที่ต่างกันได้

เมล็ดกาแฟของเรามาจากไหน ?

                จากการวิเคราะห์ตัวอย่างเมล็ดกาแฟทั้งหมด 19 แหล่งจาก 12 ประเทศในทวีปเอเชีย แอฟริกา อเมริกากลาง และอเมริกาใต้ เพื่อหาแหล่งที่มา ได้ผลการวิเคราะห์ตามแผนภูมิด้านล่างที่ทำการ plot ระหว่างอัตราส่วนไอโซโทปของธาตุไฮโดรเจน และอัตราส่วนของธาตุออกซิเจน โดยสามารถแบ่งแยกกลุ่มของตัวอย่างเมล็ดกาแฟที่ปลูกในพื้นที่ต่างกันได้อย่างชัดเจน

แผนภูมิแสดงความสัมพันธ์ระหว่างอัตราส่วนไอโซโทปของธาตุไอโดรเจน และอัตราส่วนไอโซโทปของธาตุออกซิเจน จากตัวอย่างเมล็ดกาแฟที่มีแหล่งเพาะปลูกต่างๆ

          จากแผนภูมิจะสามารถแสดงให้เห็นถึงตัวอย่างเมล็ดกาแฟที่อาจไม่ตรงกับแหล่งกำเนิดตามที่ระบุไว้ คือ Bio Sumatra (จุดสีแดง) โดยเมื่ออ้างอิงจากข้อมูลที่มีการตีพิมพ์ในอดีตของเมล็ดกาแฟในทวีปเอเซีย รวมถึงการวิเคราะห์ในครั้งนี้ที่ควรจะได้ผลการทดสอบใกล้เคียงกับเมล็ดกาแฟจากอินโดนีเซีย

ตารางแสดงผลการวิเคราะห์อัตราส่วนไอโซโทปของธาตุไฮโดรเจน และอัตราส่วนของธาตุออกซิเจนในตัวอย่างเมล็ดกาแฟจากแหล่งต่างๆ

            จากผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าเทคนิค Isotope Ratio Mass Spectrometry (IRMS) เป็นเทคนิคที่สามารถจำแนกความแตกต่างและบ่งชี้ถึงแหล่งที่มาของตัวอย่างเมล็ดกาแฟได้อย่างดี และรวมถึงพืชชนิดอื่นๆ นอกจากนั้นกระบวนการวิเคราะห์เป็นระบบอัตโนมัติทั้งหมดสามารถทำได้โดยง่ายเพียงการชั่งน้ำหนักตัวอย่างใส่ลงในเครื่องมือวิเคราะห์