การสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากของเหลือทิ้งจากกระบวนการผลิตเมล็ดกาแฟคั่วอบด้วยวิธีสกัดด้วยน้ำกึ่งวิกฤติ

กาแฟเป็นพืชเศรษฐกิจที่สำคัญ เป็นเครื่องดื่มที่เป็นที่นิยมบริโภคกันทั่วโลก จากข้อมูลสถิติปี 2561 ของสำนักงานเศรษฐกิจการเกษตร ประเทศไทยมีผลผลิตเมล็ดกาแฟรวมทั้งประเทศประมาณ 23,617 ตัน ในช่วงปี 2555 – 2559 ตลาดกาแฟคั่วบดและสำเร็จรูปมีการขยายตัวร้อยละ 7.3 โดยในปี 2559 มีมูลค่าตลาดประมาณ 39,000 ล้านบาท และปี 2560 มีมูลค่าเพิ่มขึ้นเป็น 40,000 ล้านบาท ซึ่งมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง สอดคล้องกับการขยายธุรกิจของผู้ประกอบการประเภทร้านกาแฟที่มีแนวโน้มขยายตัวเพิ่มขึ้นเช่นกัน (กรมพัฒนาธุรกิจการค้า, 2560) ในกระบวนการผลิตเมล็ดกาแฟคั่วบด (Coffee roasting processing) จะทำให้เกิดกากของเสียหรือผลพลอยได้จากกระบวนการคั่วอบเมล็ดกาแฟ เรียกว่า เยื่อหุ้มเมล็ดกาแฟ หรือ coffee silverskin (CS) คิดเป็นสัดส่วนประมาณ 4.2% (w/w) ของกาแฟสาร (green  coffee bean) [2] CS มีลักษณะทางกายภาพค่อนข้างคงตัว (relatively stable) เนื่องจากมีความชื้นค่อนข้างต่ำ ประมาณ 5 – 7 % โรงงานคั่วอบเมล็ดกาแฟจึงนิยมกำจัดของเสีย CS ด้วยวิธีการเผาเพื่อนำกลับคืนพลังงานไปใช้ประโยชน์ (Energy recovery) ในรูปของความร้อนให้กับหม้อต้มน้ำ (Boiler) ซึ่งแนวทางการจัดการของเสียดังกล่าวอาจส่งผลกระทบต่อคุณภาพอากาศ งานวิจัยนี้มีแนวคิดที่จะนำกลับคืนคุณค่าการใช้ประโยชน์ (Recovery) จากกากอุตสาหกรรมการเกษตร CS มาสกัดสารสำคัญที่มีมูลค่าสูงอาทิ สารประกอบฟินอล ในกลุ่มต้านอนุมูลอิสระ หรือ สารชะลอความเสื่อมของเซลล์ซึ่งสามารถนำไปใช้ต่อยิดใน อุตสาหกรรมอาหาร ยา หรือ เครื่องสำอาง

ในการสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพสามารถทำได้หลายวิธี โดยวิธีที่นิยมใช้ทั่วไปคือการสกัดแยกด้วยตัวทำละลายอินทรีย์ (Solid-liquid extraction) หรือ การสกัดด้วยเทคนิค maceration เป็นวิธีที่ช่วยให้ได้สารสกัดหยาบ (crude extract) ในปริมาณมากและมีคุณภาพดีที่จะนำไปสกัดแยกสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ แต่ข้อจำกัดของการสกัดด้วยเทคนิค maceration คือ ใช้ตัวทำละลายและสารละลายจำนวนมาก ซึ่งตัวทำละลายเหล่านี้อาจส่งผลกระทบต่อสุขภาพของคนทำงาน นอกจากนี้ยัง ใช้เวลาในการสกัดนาน ต้นทุนด้านสารเคมีสูงขึ้น มีของเสียจากสารละลายอินทรีย์ในขั้นตอนการสกัด และอาจมีสารละลายหลงเหลือในผลิตภัณฑ์ขั้นกลาง อีกด้วย

การสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพด้วยวิธีสกัดด้วยน้ำกึ่งวิกฤติ เป็นการสกัดด้วยเทคนิคไฮโดรเทอร์มอล (hydrothermal extraction) ชริดหนึ่ง อาศัยหลักการสกัดภายใต้ความดันสูงโดยใช้น้ำเป็นเป็นทำละลาย ซึ่งมีความปลอดภัยกว่าการใช้ตัวทำละลายอินทรีย์อื่นๆ เทคนิคนี้ช่วยให้โครงสร้างของวัตถุดิบที่นำมาสกัดเกิดการขยายตัวได้มากกว่าและเคลื่อนย้ายโดยการละลายออกมาอยู่ในสารละลาย(น้ำ) ได้ดี ช่วยให้ได้สารสกัดหยาบ (crude extract) ในปริมาณมาก และลดเวลาในการสกัดได้เร็วกว่าวิธีสกัดแบบธรรมดา นอกจากนี้ยังช่วยลดขั้นตอนในการกำจัดสารละลายอินทรีย์ที่อาจเป็นของเสียจากกระบวนการสกัดหรืออาจตกค้างในผลิตภัณฑ์ขั้นกลาง

งานวิจัยก่อนหน้านี้จะเห็นได้ว่าเทคนิคการสกัดด้วยน้ำกึ่งวิกฤติมีประสิทธิภาพสูงในการสกัดสารฟินอลจากเมล็ดกาแฟและกากกาแฟ และสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากพืชสมุนไพร แต่ยังไม่มีการศึกษาการใช้เทคนิคนี้ในการสกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ กลุ่ม anti-aging ใน coffee silverskin (CS) งานวิจัยนี้จึงมีความมุ่งหมายที่จะศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการ สกัดสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ กลุ่ม anti-aging ใน coffee silverskin (CS) ด้วยเทคนิคการสกัดด้วยน้ำกึ่งวิกฤติ