การประยุกต์ใช้เอนไซม์ในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม Enzyme Applications in the Food and Beverage Industry

การประยุกต์ใช้เอนไซม์ในอุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม
Enzyme Applications in the Food and Beverage Industry

รศ.ดร. ทิพวรรณ ทองสุข
Assoc.Prof. Tipawan Thongsook, Ph.D.
Department of Agro-Industry
Faculty of Agriculture, Natural Resources and Environment
Naresuan University
tipawant@nu.ac.th

     เอนไซม์เป็นโปรตีนที่ช่วยทำหน้าที่เร่งการเกิดปฏิกิริยาทางเคมี ซึ่งปัจจุบันได้มีการประยุกต์ใช้เอนไซม์ในอุตสาหกรรมอาหารกันมากขึ้น เอนไซม์เกี่ยวข้องกับการผลิตอาหารมาอย่างยาวนาน ยกตัวอย่างเช่น ผลิตภัณฑ์ถั่วเหลืองหมัก ซึ่งเป็นอาหารพื้นเมืองของประเทศในแถบทวีปเอเชีย ได้แก่ ถั่วเน่า (Thua nao) ของประเทศไทย นัตโตะ (Natto) ของประเทศญี่ปุ่น และชองกุกจัง (Chongkukjang) ของประเทศเกาหลี โดยผลิตภัณฑ์เหล่านี้มักมีกลิ่นรสและเนื้อสัมผัสเฉพาะตัวที่เกิดขึ้นจากการเจริญเติบโตและผลิตเอนไซม์ของจุลินทรีย์บนวัตถุดิบ ซึ่งจุลินทรีย์กลุ่มบาซิลลัส (Bacillus) จะทำหน้าที่ปลดปล่อยเอนไซม์ (โพรทิเอส) ที่สามารถย่อยสลายโปรตีน (ไฮโดรไลซ์) ให้กลายเป็นเปปไทด์ กรดอะมิโน และแอมโมเนียจนก่อให้เกิดสภาวะเป็นด่าง ส่งผลให้สามารถป้องกันการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดการเน่าเสียได้

การประยุกต์ใช้เอนไซม์ในผลิตภัณฑ์อาหาร

1. แอลฟา-อะไมเลส (Alpha-amylase) เป็นเอนไซม์ที่มีความเกี่ยวข้องกับการผลิตผลิตภัณฑ์ที่ได้จาก
การย่อยสตาร์ช เช่น มอลโทเดกซ์ทริน น้ำเชื่อมกลูโคส และน้ำเชื่อมฟรุกโตส ซึ่งใช้เป็นส่วนประกอบในผลิตภัณฑ์อาหารหลายชนิด

2. ลิเพส (Lipase) เป็นเอนไซม์ที่ทำหน้าที่ย่อยไตรกลีเซอไรด์ (ไขมัน) เพื่อช่วยผลิตกลิ่นรสเฉพาะให้กับอาหาร โดยเฉพาะอาหารหมัก เช่น ไส้กรอก ชีส

3. เพกทิเนส (Pectinase) 
ผลไม้เมืองร้อนมักมีปริมาณเพกทินสูง ทำให้การสกัดน้ำผลไม้กลุ่มนี้ให้ผลผลิตต่ำและต้องใช้พลังงานมากสำหรับการสกัดและการหมุนเหวี่ยงเพื่อแยกน้ำผลไม้ออกมา ส่งผลให้เอนไซม์เพกทิเนสเข้ามามีบทบาทสำคัญในการผลิตเครื่องดื่มประเภทน้ำผลไม้หรือไวน์ โดยเพกทิเนสสามารถย่อยสลายเพกทินให้กลายเป็นโอลิโกแซ็กคาไรด์ส่งผลให้ความหนืดลดลง และช่วยเพิ่มผลผลิตน้ำผลไม้ได้

4. โปรตีเอส (Protease) เป็นเอนไซม์ที่ช่วยในการย่อยโปรตีนให้เป็นเปปไทด์สายสั้นลง หรือกรดอะมิโนในการผลิตอาหาร โดยเอนไซม์โปรตีเอสสามารถประยุกต์ใช้ในการผลิตอาหารได้อย่างหลากหลาย อาทิ

·      การสกัดสตาร์ชข้าว เพื่อเป็นทางเลือกทดแทนการใช้สารละลายด่าง ลดการใช้สารเคมี และช่วยเพิ่มความปลอดภัยจากสารเคมีตกค้างในอาหาร

·      การย่อยโปรตีนกลูเตน (Gluten) ในแป้งสาลี ทำให้ผลิตภัณฑ์เบเกอรีและขนมอบมีความยืดหยุ่นดี

      Enzymes are classified as proteins and function as catalysts in chemical reactions. Presently, enzymes are increasingly being applied to the food industry. Enzymes have played an important role in food production for a long time. For example, fermented soybean products, which is a popular food item in several Asian countries, including “Thua nao” in Thailand, “natto” in Japan, and “chongkukjang” in Korea. These products are often characterized by their unique flavor and texture originating from the proliferation of microorganisms on the raw materials and the production of enzymes. The Bacillus group of microorganisms releases proteases that can hydrolyze proteins into peptides, amino acids, and ammonia, and produce an alkaline environment. Consequently, it prevents the growth of spoilage microorganisms.


Applications of enzymes in food products

1. Alpha-amylase is an enzyme associated with the breakdown of starch and results in products, such as maltodextrin, glucose, and fructose syrups, which can be used as an ingredient in several food products.

2. Lipase is an enzyme that can break down triglycerides (fat) and help produce a specific flavoring to food items, particularly fermented foods like sausages and cheese.

3. Pectinase: Tropical fruits tend to contain high pectin content, and as a result, the juice extraction of this group generally produces a low yield and requires a considerable amount of centrifugal energy to help in the extraction. Consequently, the pectinase enzyme plays an important role in producing beverages such as fruit juice or wine. Pectinases can degrade pectin into oligosaccharides, resulting in a reduction in viscosity, and can help increase fruit juice production.

4. Protease is a substance that helps digest proteins into shorter peptide chains, otherwise known as amino acids used in food production. Protease enzymes can be applied in a variety of food production processes, such as:

·    Extraction of rice starch as an alternative to using alkaline solutions reduces the use of chemicals and helps increase safety from chemical residues in food.

·    The breakdown of gluten protein in wheat flour used to produce bakery products and baked goods enhances its elasticity.