ไวน์มักถูกอธิบายด้วยถ้อยคำที่งดงาม ซิตรัส โกโก้ ดอกไม้ หรือกลิ่นดิน แต่เบื้องหลังของทุกสัมผัสของรสชาติเหล่านี้ คือเรื่องราวทางเคมีที่ซับซ้อน ซึ่งถูกหล่อหลอมจากไร่องุ่น ผู้ผลิตไวน์ และกาลเวลา สำหรับนักดื่มไวน์จำนวนมาก วิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังรสชาติเหล่านี้มักไม่เคยถูกเปิดเผย
ในงาน The Chemistry of Wine ซึ่งจัดขึ้นโดยความร่วมมือระหว่าง LECO และ Lake Michigan College วิทยาศาสตร์ได้ถูกนำออกจากห้องแล็บและถ่ายทอดลงสู่แก้วไวน์ ผู้เข้าร่วมได้ลิ้มลองไวน์ที่ผลิตในท้องถิ่น พร้อมเรียนรู้ว่าเคมีช่วยอธิบายสิ่งที่เรารับรู้ผ่านกลิ่นและรสชาติได้อย่างไร
ความร่วมมือจากท้องถิ่นอย่างแท้จริง
LECO มีสำนักงานใหญ่ตั้งอยู่ที่เมือง St. Joseph รัฐมิชิแกน ใจกลางเขตปลูก Lake Michigan Shore AVA ซึ่งมีพื้นที่กว่า 1.3 ล้านเอเคอร์ และผลิตองุ่นมากกว่า 80% ของทั้งรัฐ ด้วยทำเลที่ตั้งใกล้เคียงกับแหล่งผลิตไวน์ชื่อดังในยุโรป เช่น ฝรั่งเศส เยอรมนี และสเปน ประกอบกับดินจากธารน้ำแข็งและอิทธิพลของ “Lake Effect” ทำให้พื้นที่นี้เหมาะอย่างยิ่งต่อการเกษตร
ในขณะเดียวกัน Lake Michigan College (LMC) ซึ่งตั้งอยู่ใกล้เคียงใน Benton Harbor เป็นวิทยาลัยชุมชนที่มีบทบาทสำคัญในพื้นที่ และยังเป็นที่ตั้งของโรงผลิตไวน์เพื่อการศึกษาแห่งเดียวในภูมิภาคมิดเวสต์ Lake Michigan Vintners
ผ่านหลักสูตร Wine and Viticulture Technology program, นักศึกษาได้เรียนรู้กระบวนการผลิตไวน์แบบครบวงจร ตั้งแต่การเก็บเกี่ยวองุ่น การหมัก การบ่ม จนถึงการบรรจุและเสิร์ฟจริงในโรงผลิตไวน์และห้องชิม
การปลูกฝังเคมีที่ซับซ้อนตั้งแต่ต้นทาง
ทุกการตัดสินใจในกระบวนการผลิตไวน์ส่งผลต่อผลิตภัณฑ์สุดท้าย เครื่องมือของ LECO จึงเข้ามามีบทบาทในทุกขั้นตอน ตั้งแต่การวิเคราะห์ความชื้น ไปจนถึงการตรวจวัดธาตุสำคัญ เช่น คาร์บอน ไนโตรเจน และกำมะถัน ซึ่งมีผลต่อสุขภาพของดิน
ไนโตรเจนและกำมะถันเป็นธาตุอาหารสำคัญต่อการเจริญเติบโตของพืช ข้อมูลจากเครื่องมือ เช่น CN828 และ SC832 ช่วยให้นักเกษตรศาสตร์สามารถวางแผนการใส่ปุ๋ยได้อย่างเหมาะสม ขณะที่การวัด Total Organic Carbon (TOC) ช่วยสะท้อนปริมาณอินทรียวัตถุในดิน ซึ่งมีผลต่อโครงสร้างดิน การกักเก็บน้ำ และระบบจุลินทรีย์
การวัดความชื้นด้วยเทคนิค thermogravimetric จากเครื่อง TGA801 และ TGM800 ก็มีความสำคัญเช่นกัน เพราะความชื้นช่วยลำเลียงสารอาหาร ควบคุมอุณหภูมิดิน และส่งเสริมจุลินทรีย์ในดิน ปัจจัยเหล่านี้ล้วนส่งผลต่อคุณภาพขององุ่น ซึ่งเป็นพื้นฐานของการพัฒนารสชาติไวน์
การพัฒนารสชาติ
องุ่นและไวน์ประกอบด้วยสารเคมีนับร้อยชนิดที่เรียกว่า analytes เครื่องมือวิเคราะห์ เช่น GC-MS ถูกใช้เพื่อตรวจวัดสารเหล่านี้และทำความเข้าใจองค์ประกอบของตัวอย่าง ตั้งแต่ช่วงเก็บเกี่ยว องุ่นจะเริ่มเกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมี เช่น terpenes ที่ให้กลิ่นเฉพาะตัว เมื่อมีการบดองุ่น น้ำองุ่นจะสัมผัสกับออกซิเจนและเริ่มเกิดปฏิกิริยาเอนไซม์ เมื่อเติมยีสต์ กระบวนการหมักจะเริ่มขึ้น เปลี่ยนน้ำตาลเป็นแอลกอฮอล์ และสร้างสารใหม่ เช่น esters ซึ่งมีผลต่อกลิ่น
การบ่มไวน์ช่วยชะลอปฏิกิริยาและเปิดโอกาสให้รสชาติพัฒนา รวมถึงอาจเพิ่มสารใหม่จากถังไม้หรือวิธีการเก็บรักษา แม้หลังการบรรจุขวด ปฏิกิริยาทางเคมีก็ยังคงดำเนินต่อไป ทำให้ไวน์มีการเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ
การรับรู้รสชาติผ่านวิทยาศาสตร์
ก่อนงานชิมไวน์ นักเคมีจาก LECO ได้วิเคราะห์ไวน์ 4 ชนิดด้วยเครื่อง Pegasus BTX 4D GCxGC-TOFMS ซึ่งสามารถตรวจพบสารหลายร้อยชนิดในตัวอย่าง
ผู้เข้าร่วมได้รับคำแนะนำผ่านเทคนิค “5S” ได้แก่ See, Swirl, Sniff, Sip, Savor เพื่อเพิ่มประสบการณ์การรับรู้รสชาติ พร้อมทั้งแบ่งปันความคิดเห็นเกี่ยวกับกลิ่นและรสชาติที่รับรู้ หลังจากนั้น นักวิทยาศาสตร์ได้แสดง chromatogram และอธิบายว่าสารเคมีที่ตรวจพบสอดคล้องกับสิ่งที่ผู้เข้าร่วมสัมผัสอย่างไร
สำรวจไวน์ทั้ง 4 ชนิด
Riesling (รีสลิง-ไวน์ขาว)
เก็บเกี่ยวจาก SWMREC vineyards ในเดือนตุลาคม 2023 หมักในถังเหล็กสแตนเลส
Red Hawk Red (เรด ฮอว์ค เรด – ไวน์แดง)
บรรจุขวดในปี 2023 เป็นการผสมผสานองุ่นแดงสามชนิด ได้แก่ มาร์เกตต์ คาเบอร์เนต์ ฟรองซ์ และเมอร์โลต์ หมักในถังเหล็กสแตนเลสเป็นส่วนใหญ่
Sauvignon Blanc (โซวิญง บลอง-ไวน์ขาว)
องุ่นที่คัดสรรจากไร่องุ่นท้องถิ่นหลายแห่ง เก็บเกี่ยวในเดือนตุลาคม 2025 หมักในถังเหล็ก
Merlot (เมอร์โลต์ – ไวน์แดง)
เก็บเกี่ยวในเดือนตุลาคม 2023 ผ่านกระบวนการ saignée และการหมักเบื้องต้นก่อนนำไปบ่มในถังไม้โอ๊ค แล้วจึงบรรจุขวด
Saignée คือกระบวนการในการผลิตไวน์แดง โดยการนำน้ำองุ่นส่วนหนึ่งออกในช่วงต้นของกระบวนการผลิต เพื่อให้น้ำองุ่นที่เหลืออยู่มีความเข้มข้นมากขึ้น น้ำองุ่นที่แยกออกมามักนำไปหมักเป็นไวน์โรเซ่
เปรียบเทียบไวน์ขาว
บันทึกการรับรู้กลิ่นและรสชาติของผู้เข้าร่วมงานถูกนำเสนอในรูปแบบกราฟแท่งควบคู่กับโครมาโทแกรมของไวน์แต่ละชนิด โดยพบว่าโน้ตกลิ่นที่ได้รับการเลือกบ่อยบางส่วนมีความคล้ายคลึงกันในไวน์ขาวทั้งสองชนิด เช่น แอปเปิล ลูกแพร์ และซิตรัส ขณะที่บางโน้ตมีความแตกต่างอย่างชัดเจน เช่น กลิ่น “petrol” ใน Riesling และกลิ่นกล้วย ทรอปิคัล และสมุนไพรใน Sauvignon Blanc
เมื่อเปรียบเทียบข้อมูลทางเคมีของ Riesling และ Sauvignon Blanc พบว่าโครมาโทแกรมมีลักษณะคล้ายกันในภาพรวม แต่ยังมีความแตกต่างในรายละเอียดหลายจุด โดยสารกลุ่มเอสเทอร์ (esters) ที่ซ้อนทับกันมีความเกี่ยวข้องกับโน้ตผลไม้ เช่น แอปเปิลและลูกแพร์ ส่วนสารกลุ่มเทอร์พีน (terpenes) มีส่วนช่วยสร้างกลิ่นซิตรัส สมุนไพร และดอกไม้
หนึ่งในสารสำคัญที่พบเฉพาะใน Riesling คือ TDN (1,1,6-trimethyl-1,2-dihydronaphthalene) ซึ่งเป็นสารที่ให้กลิ่นเฉพาะตัวแบบ “petrol” โดยเมื่อไวน์ Riesling มีอายุมากขึ้น ปริมาณของสารนี้จะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้กลิ่นดังกล่าวชัดเจนยิ่งขึ้น ในไวน์ที่ยังอายุน้อย กลิ่นนี้อาจรับรู้ได้ยากเนื่องจากปริมาณ TDN ยังไม่สูงมาก อย่างไรก็ตาม ระบบ GC-MS สามารถตรวจวัดสารนี้ได้อย่างแม่นยำ และผู้เข้าร่วมจำนวนมากก็สามารถระบุโน้ตกลิ่นนี้ได้
ในทางกลับกัน ผู้เข้าร่วมยังระบุว่า Sauvignon Blanc มีกลิ่นแนวหญ้า ทรอปิคัล และกล้วยมากกว่า Riesling ซึ่งสอดคล้องกับข้อมูลการวิเคราะห์ โดยเมื่อเปรียบเทียบตัวอย่างด้วย ChromaTOF Sync 2D จะเห็นได้ชัดว่ามีเอสเทอร์หลายชนิดที่พบเฉพาะใน Sauvignon Blanc และเป็นตัวให้กลิ่นลักษณะดังกล่าว
กราฟด้านบนแสดงความเข้มข้นของสารวิเคราะห์ (analytes) เฉพาะชนิดที่พบในตัวอย่างไวน์แต่ละชนิด โดยในกรณีนี้ จะเห็นได้ว่าสารหลายชนิดที่เกี่ยวข้องกับกลิ่นกล้วยและกลิ่นผลไม้ต่าง ๆ มีความเข้มข้นสูง ซึ่งถูกแสดงด้วยช่องสีแดงในคอลัมน์ของ Sauvignon Blanc
เปรียบเทียบไวน์แดง
เนื่องจากไวน์แดงทั้งสองชนิดที่นำมาทดลองผลิตจากองุ่นเมอร์โลต์ จึงไม่ใช่เรื่องน่าแปลกใจที่โครมาโทแกรมของ Red Hawk Red และ Merlot จะมีความคล้ายคลึงกันในหลายจุด ผู้เข้าร่วมงานยังอธิบายโน้ตรสชาติของไวน์ทั้งสองชนิดในทิศทางที่ใกล้เคียงกันอีกด้วย โดยกลิ่นที่ถูกระบุร่วมกันอย่างเด่นชัด ได้แก่ เชอร์รี เบอร์รี กลิ่นดิน กลิ่นไม้โอ๊ก/ไม้ และกลิ่นเครื่องเทศ
อย่างไรก็ตาม โน้ตผลไม้ประเภทเชอร์รีและเบอร์รีในไวน์แดงเหล่านี้มีความแตกต่างอย่างชัดเจนเมื่อเทียบกับไวน์ขาวอย่าง Riesling และ Sauvignon Blanc ซึ่งมักถูกอธิบายว่าให้กลิ่นแอปเปิลและลูกแพร์ ความแตกต่างเหล่านี้มีแนวโน้มเกี่ยวข้องกับองค์ประกอบของสารเอสเทอร์ (esters) ที่แตกต่างกันในไวน์แต่ละประเภท ตัวอย่างเช่น มีเอสเทอร์หลายชนิดที่พบในระดับสูงในไวน์แดง ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการสร้างโน้ตกลิ่นและรสเฉพาะตัวของไวน์กลุ่มนี้ ดังที่แสดงในข้อมูลประกอบด้านบน
กราฟด้านบนแสดงความเข้มข้นของสารวิเคราะห์ (analytes) เฉพาะชนิดที่พบในตัวอย่างไวน์แต่ละชนิด โดยพบว่าไวน์แดงมีโน้ตกลิ่นเบอร์รีและเชอร์รีในระดับที่สูงกว่าอย่างชัดเจน
นอกจากนี้ การวิเคราะห์เชิงลึกยังช่วยให้สามารถระบุสารกลุ่ม whiskey lactones และ oak lactones ซึ่งเกี่ยวข้องกับการบ่มในถังไม้โอ๊ก และเป็นลักษณะเฉพาะของไวน์แดง สารเหล่านี้พบในระดับที่สูงอย่างเด่นชัดใน Merlot และพบได้เช่นกันใน Red Hawk Red ไวน์ทั้งสองชนิดผ่านการบ่มในถังโอ๊ก แต่ Merlot มีระยะเวลาการบ่มนานกว่า (ประมาณ 18 เดือน) ส่งผลให้มีการสะสมของสารจากเนื้อไม้มากขึ้น สารเหล่านี้ถูกถ่ายทอดจากถังไม้เข้าสู่ไวน์ระหว่างกระบวนการบ่ม และผู้เข้าร่วมหลายคนก็สามารถรับรู้โน้ตกลิ่นเหล่านี้ได้อย่างชัดเจน
กราฟด้านบนแสดงความเข้มข้นของสารวิเคราะห์ (analytes) เฉพาะชนิดที่พบในตัวอย่างไวน์แต่ละชนิด โดยพบว่า whiskey lactone และ oak lactone มีระดับสูงในไวน์ Merlot ซึ่งแสดงให้เห็นผ่านช่องสีแดงในคอลัมน์ของ Merlot
คุณทราบหรือไม่?
CAS Registry เป็นมาตรฐานสากลสำหรับการระบุสารเคมี โดยฐานข้อมูลนี้รวบรวมสารที่ถูกระบุแล้วมากกว่า 290 ล้านชนิด ช่วยให้นักเคมีทั่วโลกสามารถอ้างอิงและสื่อสารเกี่ยวกับสารประกอบทางเคมีได้อย่างเป็นระบบและตรงกัน
ด้วยการผสานความเชี่ยวชาญด้านการศึกษาของ Lake Michigan College งานฝีมือการผลิตไวน์จาก Lake Michigan Vintners และความแม่นยำในการวิเคราะห์ของ LECO เราจึงสามารถเปิดเผยโลกของโมเลกุลอันซับซ้อนที่ซ่อนอยู่ภายในไวน์ทุกขวดได้อย่างลึกซึ้ง
ไม่ว่าจะเป็นการระบุโน้ตกลิ่น “petrol” ในไวน์ Riesling อายุน้อยผ่านสาร TDN หรือการตรวจพบสาร lactones ที่ได้จากถังไม้โอ๊ก ความร่วมมือนี้สะท้อนให้เห็นว่าวิทยาศาสตร์ที่เราศึกษาในห้องปฏิบัติการ ก็คือศาสตร์เดียวกับที่เราสัมผัสผ่านรสชาติในแก้วไวน์ ซึ่งเป็นรากฐานที่แท้จริงของเอกลักษณ์รสชาติในท้องถิ่น
สัมผัสเคมีของไวน์ด้วยตัวคุณเอง
หากคุณอยากค้นพบว่าทำเล กระบวนการ และเคมี ผสานกันเป็นรสชาติในแก้วได้อย่างไร วิธีที่ดีที่สุดคือการไปเยี่ยมชม Lake Michigan Vintners ไวน์ที่ใช้ในงานนี้ผลิตโดยนักศึกษา ซึ่งกำลังเรียนรู้ทุกขั้นตอนตั้งแต่ไร่องุ่นจนถึงขวด ทุกการจิบไม่เพียงเป็นประสบการณ์ แต่ยังเป็นการสนับสนุนผู้ผลิตไวน์รุ่นใหม่และการเติบโตของชุมชนไวน์ท้องถิ่นอีกด้วย
Plan your visit to the tasting room and support local student-crafted wine: Visit Lake Michigan Vintners