ความร้อนช่วยให้อาหารสุกและทำลายเชื้อก่อโรคในอาหารด้วย แต่ในปัจจุบัน มีการพัฒนาเทคโนโลยีถนอมอาหารโดยไม่ใช้ความร้อนหลากหลายวิธีเกิดขึ้น ทำไมถึงเป็นเช่นนั้น ? มาเรียนรู้เรื่องนวัตกรรมเหล่านี้และข้อดีของมันกันเถอะ

ความร้อนทำหน้าที่อย่างไรในอาหาร?

            ก่อนอื่น เราควรทำความเข้าใจก่อนว่าความร้อนส่งผลอย่างไรต่ออาหาร การให้ความร้อน คือการให้พลังงานแก่วัตถุ ทำให้วัตถุนั้น ๆ มีพลังงานมากเพียงพอที่จะเกิดปฏิกิริยาเคมี เช่น การเสียสภาพของโปรตีนของเส้นใยกล้ามเนื้อ โปรตีนนม รวมไปถึงโปรตีนในโครงสร้างของเอนไซม์และจุลินทรีย์ในอาหาร, การเปลี่ยนแปลงสถานะของสารหรือการเปลี่ยนแปลงการจัดเรียงโครงสร้าง (เช่น ช็อกโกแลตกลายเป็นของเหลว การเกิดเจลาติไนเซชันของแป้ง การระเหยของน้ำในอาหาร การขยายตัวของแก๊สในอาหาร) การเกิดสีน้ำตาล (เช่นการเกิดคาราเมล หรือเนื้อไหม้) การเปลี่ยนแปลงกลิ่นรส เป็นต้น ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์อาหารที่มีความปลอดภัย และมีคุณภาพเป็นที่ยอมรับของผู้บริโภค

            อย่างไรก็ตาม การให้ความร้อนก็ให้เปิดปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์ต่อคุณภาพของอาหารด้วย เช่น การเสียวิตามินหรือสารฟังก์ชันในอาหารที่ไวต่อความร้อน การสูญเสียสารระเหยที่ให้กลิ่นรสเฉพาะของอาหารสด (เช่น กลิ่นรสที่แตกต่างของผลไม้สดและน้ำผลไม้ผ่านความร้อน) หรือความต้องการเฉพาะ เช่น ต้องการฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ในไข่ไก่สดโดยไม่ต้องการให้ไข่สุก เป็นต้น นอกจากนี้ การให้ความร้อนมากเกินไปอาจกระตุ้นให้เกิดสารไม่พึงประสงค์ในอาหาร เช่น สารก่อมะเร็งได้อีกด้วย

            ดังนั้น นี่จึงเป็นที่มาของการหาเทคนิควิธีใหม่ ๆ ในการผลิตอาหารให้มีความปลอดภัยต่อผู้บริโภค โดยอาจจะมีการรักษาคุณภาพทางประสาทสัมผัสที่ดีขึ้น เป็นประโยชน์ต่อร่างกายมากขึ้น หรือลดอันตรายที่เกิดจากการใช้ความร้อนสูงในการผลิตอาหารลงได้ สำหรับวิธีการนั้น ในปัจจุบันมีการการให้ความร้อนที่อุณภูมิสูงเป็นเวลาสั้น ๆ เช่น กระบวนการทำนมหรือน้ำผลไม้ UHT (Ultra-High temperature processing) เพื่อรักษาคุณภาพทางประสาทสัมผัสและสารฟังก์ชัน หรือ การให้ความร้อนที่ใหม่มากขึ้นอย่างการให้ความร้อนด้วยวิธีโอห์มมิค (ohmic heating) เพื่อให้อาหารร้อนได้อย่างรวดเร็วมากขึ้นเพื่อรักษาคุณค่าทางโภชนาการและคุณภาพทางประสาทสัมผัส ซึ่งหากมีโอกาส เราจะนำเรื่องราวมานำเสนอในโอกาสหน้านะคะ

กระบวนการผลิตอาหารโดยไม่ใช้ความร้อน

            ในอดีต กระบวนการถนอมอาหาร ยืดอายุอาหาร รักษาคุณภาพและความปลอดภัย โดยไม่ใช้การให้ความร้อนจากภายนอก อย่างการนำความร้อน หรือการพาความร้อนจากแหล่งให้ความร้อน เช่น การอบ การต้ม การนึ่ง การทอด ฯลฯ มักนิยมใช้วิธีการทางเคมี เช่น สารฆ่าเชื้อ กรด การลดแอคทิวิตีของน้ำด้วยเกลือหรือน้ำตาล เป็นต้น นอกจากการใช้สารเคมีแล้ว การใช้รังสีในการฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ในอาหารบางชนิดไปจนถึงกำจัดตัวอ่อนของแมลง ก็มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลาย

            ส่วนในปัจจุบัน มีการใช้หลักการใหม่ ๆ หลากหลายวิธีในการถนอมอาหาร ซึ่งขอยกตัวอย่างดังนี้

            •การใช้คลื่นแสงและรังสียูวี

            ด้วยแสงหรือรังสียูวี อาจส่งผลต่อสารพันธุกรรมของจุลินทรีย์ หรือทำให้ผนังเซลล์เสียหาย รวมไปถึงเกิดความร้อนในช่วงสั้น ๆ ทำให้สามารถทำลายเชื้อจุลินทรีย์ได้ เหมาะกับการทำลายเชื้อจุลินทรีย์บนพื้นผิว (อ่านเพิ่มเติม)

            •การใช้ความดัน

            ปัจจุบันการใช้ความดันในการถนอมอาหารเป็นที่นิยมมากยิ่งขึ้น เนื่องจากความดันสามารถทำลายเชื้อจุลินทรีย์ เนื่องจากผนังเซลล์และส่วนประกอบต่าง ๆ ของจุลินทรีย์ไม่สามารถทนความดันสูงได้ รวมไปถึงการยับยั้งเอนไซม์โดยไม่ต้องใช้ความร้อนได้อีกด้วย นอกจากนี้ ข้อดีอีกข้อหนึ่งคือ สามารถบรรจุอาหารในบรรจุภัณฑ์และฆ่าเชื้อในบรรจุภัณฑ์ (ที่ออกแบบมาให้ทนความดัน) ได้เลย (อ่านเพิ่มเติม)

            •การใช้สนามไฟฟ้าแบบเป็นจังหวะ (Pulsed electric field)

            สนามไฟฟ้าแบบจังหวะ ใช้ไฟฟ้าในการทำลายโครงสร้างของจุลินทรีย์โดยการทำให้เกิดรูพรุน (electroporation) นิยมใช้ในผลิตภัณฑ์อาหารที่เป็นของไหลหรือของเหลว สามารถฆ่าเชื้อได้โดยใช้เวลาในหลักวินาที [1]

            •คลื่นอัลตราซาวน์ (Ultrasound)

            เป็นการใช้คลื่นเหนือเสียงทำให้เกิดปรากฏการณ์คาวิเตชัน (cavitation) หรือการเกิดโพรงอากาศขนาดเล็กจากการที่อากาศถูกกดอัดเป็นฟอง และยุบตัว (collaspe) ซึ่งจะทำให้ความร้อนเฉพาะจุด (localised heating) สูงขึ้นได้ถึง 5500 องศาเซลเซียส และความดันสูงถึง 50 MPaa ทำให้เกิดความเสียหายของเยื่อหุ้มเซลล์และโครงสร้างต่าง ๆ ในเซลล์จุลินทรีย์ นอกจากการฆ่าเชื้อแล้ว การใช้คลื่นเหนือเสียงอาจนำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่น ๆ ในกระบวนการผลิตอาหารได้อีกด้วย เช่น ลดการเกิดโฟม กำจัดแก๊สออกจากของเหลว ช่วยในการกรอง การทำแห้ง การแช่เยือกแข็งและการตกผลึก เป็นต้น [2]

            •ของไหลวิกฤตยิ่งยวด (Supercritical fluid)

            ของไหลวิกฤตยิ่งยวด  เกิดจากการทำให้สารมีอุณหภูมิมีความดันและอุณหภูมิเหนือจุดวิกฤต จนมีสมบัติผสมระหว่างของแก๊สและของเหลว สำหรับอุตสาหกรรมอาหารนิยมใช้คาร์บอนไดออกไซด์มาทำของไหลวิกฤตยิ่งยวดเนื่องจากใช้อุณหภูมิและความดันไม่สูงนัก (31.1 องศาเซลเซียสและ 7.4 MPa) [3] โดยกลไกในการฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ จะเกิดจากการที่วิกฤตยิ่งยวด ดึงองค์ประกอบภายในเซลล์จุลินทรีย์ออกมาทำให้ภายในเซลล์มีความเป็นกรดมากขึ้นและมีความดันภายในเซลล์ผิดปกติ รวมถึงการทำลายเยื่อหุ้มเซลล์และเอนไซม์อีกด้วย [4]

            •แก๊สโอโซน (Ozone)

            แก๊สโอโซน เป็นแก๊สที่ไวต่อการเกิดปฏิกิริยาและมีฤทธิ์ในการฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ด้วยการทำลายโปรตีนที่เยื่อหุ้มเซลล์ [3] โดยอาจใช้ในรูปแบบของแก๊ส หรือการทำ ozonate water จากการเติมแก๊สโอโซนลงในน้ำ โดยสามารถเติมได้ในรูปฟองแก๊สขนาดเล็กระดับไมโครเมตรหรือนาโนเมตร เพื่อให้แก๊สโอโซนสามารถแทรกซึมเข้าสู่บริเวณที่ต้องการฆ่าเชื้อได้ดีมากยิ่งขึ้น สำหรับเรื่องของฟองอากาศขนาดเล็ก สามารถอ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่

            อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีเหล่านี้หลาย ๆ เทคโนโลยียังอยู่ในขั้นตอนการศึกษาวิจัย ยังต้องมีการพิสูจน์ถึงความปลอดภัยเมื่อนำมาใช้จริงในระบบอุตสาหกรรมอาหาร ซึ่งในทางเดียวกัน ทางภาครัฐก็ต้องมีการปรับตัวตาม มีการสร้างเกณฑ์มาตรฐาน การตรวจสอบและควบคุมให้ผลิตภัณฑ์อาหารที่เกิดจากเทคโนโลยีใหม่ ๆ เหล่านี้ มีความปลอดภัยต่อผู้บริโภค ตัวอย่างเช่นพิมพ์เขียวเรื่องความปลอดภัยในอาหารสำหรับโลกยุคใหม่ จาก USFDA ก็มีการกล่าวถึงความจำเป็นในการปรับตัวสร้างมาตรการใหม่ ๆ ขึ้นมารองรับเช่นเดียวกัน ดังนั้น เราน่าจะเห็นกฎระเบียบใหม่ ๆ ที่ออกมาเพื่อรองรับเทคโนโลยีเหล่านี้กันในอนาคต

เอกสารอ้างอิง

1.หทัยชนก กันตรง วารสารอาหาร. ปีที่ 47 ฉบับที่ 3 (ก.ค.-ก.ย. 2560) หน้า 39-43. [online: https://kukr.lib.ku.ac.th/kukr_es/BKN_FRPD/search_detail/result/20012765]

2.Zhang, Z. H., Wang, L. H., Zeng, X. A., Han, Z., & Brennan, C. S. (2019). Non‐thermal technologies and its current and future application in the food industry: a review. International Journal of Food Science & Technology, 54(1), 1-13.

3.Jadhav, H. B., Annapure, U. S., & Deshmukh, R. R. (2021). Non-thermal technologies for food processing. Frontiers in Nutrition, 8, 657090.

4.Li, J., Wang, A., Zhu, F., Xu, R., & Hu, X. S. (2013). Membrane damage induced by supercritical carbon dioxide in Rhodotorula mucilaginosa. Indian journal of microbiology, 53, 352-358.