กระบวนการแปรรูปโดยไม่ใช้ความร้อน: แนวทางยืดอายุการเก็บรักษาและยกระดับคุณภาพอาหาร Non-Thermal Food Processing: Unlocking the Secrets to Longer Shelf Life and Better Quality

กระบวนการแปรรูปโดยไม่ใช้ความร้อน: แนวทางยืดอายุการเก็บรักษาและยกระดับคุณภาพอาหาร
Non-Thermal Food Processing: Unlocking the Secrets to Longer Shelf Life and Better Quality

 
By:  ณัฐธินี สาลี
Nuttinee Salee
College of Integrated Science and Technology
Rajamangala University of Technology Lanna
nattinee@rmutl.ac.th

โบว์ ถิ่นโพธิ์วงศ์
Bow Tinpovong
College of Integrated Science and Technology
Rajamangala University of Technology Lanna
bowtinpovong@rmutl.ac.th

ผศ.ดร. อาทิตย์ ยาวุฑฒิ
Asst. Prof. Artit Yawootti, Ph.D.
Faculty of Engineering
Rajamangala University of Technology Lanna
yartit@rmutl.ac.th

 
   

การแปรรูปโดยไม่ใช้ความร้อนในอุตสาหกรรมอาหาร
          การแปรรูปด้วยแรงดันสูง เป็นเทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมในอุตสาหกรรมอาหาร เนื่องจากสามารถรักษาคุณค่าทางโภชนาการและคุณสมบัติทางประสาทสัมผัสของอาหารได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยใช้แรงดันน้ำระดับสูง 400–600 เมกะปาสคาลในการทำลายจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรคและยืดอายุการเก็บรักษาอาหาร โดยที่ไม่ทำให้คุณภาพของผลิตภัณฑ์เปลี่ยนแปลงมากนัก โดยกระบวนการนี้จะเริ่มจากการนำอาหารมาบรรจุภายในบรรจุภัณฑ์ที่ทนต่อแรงดัน จากนั้นนำใส่เข้าไปใน Chamber และใช้แรงดันน้ำรอบทิศทางในการฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ โดยไม่ต้องพึ่งพาความร้อนสูง โดยกลไกการทำลายจุลินทรีย์เกิดจากแรงดันที่ทำลายเยื่อหุ้มเซลล์ จึงทำให้เซลล์ไม่สามารถควบคุมการแลกเปลี่ยนสารและพลังงานได้ รวมถึงส่งผลให้เกิดความเสียหายต่อโครงสร้างของโปรตีนและเอนไซม์ที่สำคัญต่อการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์

          เทคโนโลยีพลาสมาเย็น เป็นนวัตกรรมที่มีการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารเพื่อการฆ่าเชื้อและยืดอายุการเก็บรักษาอาหาร โดยพลาสมามีศักยภาพในการลดการปนเปื้อนของเชื้อจุลินทรีย์ในอาหาร เช่น Escherichia coli, Listeria monocytogenes และ Salmonella sp. ซึ่งจะทำลายโครงสร้างของจุลินทรีย์ จึงยับยั้งการทำงานและการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ นอกจากนี้ เทคโนโลยีพลาสมาเย็นยังช่วยเสริมคุณลักษณะทางประสาทสัมผัสของอาหาร ซึ่งมีส่วนช่วยให้เกิดการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติด้านสี เนื้อสัมผัส และกลิ่นรส นอกจากนี้ยังมีการนำเทคโนโลยีพลาสมาเย็นเข้าไปใช้ในการผลิตบรรจุภัณฑ์อาหารเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพด้านความแข็งแรงและป้องกันการปนเปื้อนซ้ำของผลิตภัณฑ์อาหาร จึงเป็นทางเลือกที่น่าสนใจในอุตสาหกรรมอาหารที่ให้ความสำคัญกับความปลอดภัยและคุณภาพของผลิตภัณฑ์

          เทคนิคสนามไฟฟ้าแบบพัลส์ เป็นกระบวนการที่ใช้สนามไฟฟ้าสูง (10-80 kV/cm) ในระยะเวลาสั้นระดับไมโครถึงมิลลิวินาที เพื่อกระตุ้นหรือเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของเซลล์จุลินทรีย์ในอาหารและเครื่องดื่ม รวมถึงเยื่อหุ้มเซลล์ของวัตถุดิบอาหาร เทคนิคนี้ได้ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมอาหารหลากหลายด้าน อาทิเช่น การพาสเจอร์ไรซ์น้ำผลไม้และเครื่องดื่ม เช่น น้ำส้ม น้ำแคร์รอต หรือน้ำผลไม้ต่างๆ โดยที่ไม่จำเป็นต้องใช้ความร้อนสูง จึงสามารถรักษาคุณค่าสารอาหาร สี กลิ่น และรสชาติได้ดี รวมถึงการปรับปรุงคุณภาพหรือโครงสร้างของเนื้อสัตว์ก่อนการแปรรูปให้นุ่มขึ้นเพื่อลดระยะเวลาในการแปรรูป นอกจากนี้ PEF ยังสามารถปรับปรุงกระบวนการอบแห้งอาหาร ด้วยการทำลายเยื่อหุ้มเซลล์ของอาหารได้บางส่วน ส่งผลให้เกิดช่องว่างหรือรูเล็กๆ ในเซลล์ ซึ่งช่วยให้น้ำภายในเซลล์ระเหยออกมาได้ง่ายขึ้น โดยปัจจุบันได้มีการประยุกต์ใช้ PEF ในการเพิ่มประสิทธิภาพของการสกัดสารสำคัญจากพืชและสมุนไพรเพื่อนำสารสกัดมาเสริมในอาหารเชิงฟังก์ชันที่มีสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ

Examples of Non-Thermal Processing Technologies in the Food Industry
          High-Pressure Processing (HPP) is a technology that has gained popularity in the food industry because it can effectively preserve the nutritional value and sensory properties of food. By applying high water pressure levels of 400–600 megapascals, HPP destroys pathogenic microorganisms and extends shelf life without significantly altering product quality. This process works by placing food packed in pressure-resistant packaging into a chamber and then using hydrostatic pressure to sterilize microorganisms without relying on high heat. The mechanism of microbial destruction occurs as pressure damages cell membranes, disrupting the cells' ability to regulate substance and energy exchange, as well as damaging the structure of protein and enzymes essential for growth.

          Cold Plasma Technology is an innovative method applied in the food industry for sterilization and shelf-life extension. Cold plasma technology works by potentially reducing microbial contamination in food, specifically targeting pathogens such as Escherichia coli, Listeria monocytogenes, and Salmonella sp. by destroying microbial structures, thereby inhibiting their function and growth. Cold plasma technology also enhances the sensory characteristics of food by causing changes in color, texture, and flavor. Furthermore, cold plasma technology is being used in food packaging production to improve strength and prevent re-contamination of food products. This makes it an appealing option for the food industry, which prioritizes product safety and quality.

          Pulsed Electric Field (PEF) is a non-thermal food processing technique that uses high voltage pulses (10–80 kV/cm) for short durations ranging from micro to milliseconds to stimulate or alter the structure of microbial cells in food and beverages, as well as the cell membranes of food raw materials. This technique is applied in various food industry processes, including the pasteurization of fruit juices and beverages like orange and carrot juice. Since PEF does not rely on high heat, it preserves the nutritional value, color, aroma, and taste of these products. Additionally, PEF is used to improve the quality and structure of meat before processing, enhancing tenderness and reducing processing time. It also supports more efficient food drying processes by partially disrupting cell membranes, creating micro-pores that allow water inside the cells to evaporate more easily. Currently, PEF is being applied to enhance the extraction of essential compounds from plants and herbs to be used in functional foods with bioactive compounds.