สมบัติของอาหารและเทคโนโลยีการแปรรูป
สมบัติของอาหารและเทคโนโลยีการแปรรูปเป็นสาขาหนึ่งของวิทยาศาสตร์การอาหารที่ศึกษาว่าลักษณะทางกายภาพ เคมี และโครงสร้างของอาหารกำหนดความคงตัว ความปลอดภัย และคุณค่าทางโภชนาการอย่างไร และการดำเนินการแปรรูปเปลี่ยนแปลงลักษณะเหล่านั้นอย่างไร โดยเชื่อมโยงสิ่งที่อาหารประกอบขึ้นและวิธีการสร้างเข้ากับพฤติกรรมของอาหารในระหว่างการถนอม การปรุง และการเก็บรักษา
Definition
สมบัติของอาหารและเทคโนโลยีการแปรรูปคือการศึกษาองค์ประกอบ โครงสร้าง และสมบัติทางเคมีกายภาพของอาหาร ควบคู่ไปกับการดำเนินการหน่วย (unit operations) และหลักการถนอมอาหารที่ปรับเปลี่ยนอาหารเหล่านั้นเพื่อควบคุมคุณภาพ ความปลอดภัย และการคงอยู่ของสารอาหาร
Scope
สาขานี้มุ่งเน้นไปที่ประเด็นสำคัญสี่ประการ ได้แก่ การแปรรูปด้วยความร้อนและผลกระทบต่อความคงตัวของสารอาหาร วิธีการถนอมอาหารที่ไม่ใช้ความร้อน บทบาทของเมทริกซ์อาหารในการกำหนดชีวปริมาณออกฤทธิ์ของสารอาหาร และค่าวอเตอร์แอคติวิตี (water activity) ในฐานะตัวแปรควบคุมความคงตัว โดยถือว่าเทคโนโลยีการแปรรูปเป็นหัวข้ออ้างอิงและการศึกษา ไม่ใช่การผลิตหรือคำแนะนำด้านอาหาร
Sub-topics
Core questions
- การดำเนินการแปรรูปเปลี่ยนแปลงคุณภาพทางโภชนาการและประสาทสัมผัสของอาหารอย่างไร?
- สมบัติทางเคมีกายภาพใดที่ควบคุมความคงตัวและอายุการเก็บรักษาของอาหาร?
- โครงสร้างของเมทริกซ์อาหารมีอิทธิพลต่อการปลดปล่อยและการดูดซึมสารอาหารอย่างไร?
- หลักการถนอมอาหารใดที่ยับยั้งจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดการเน่าเสียและก่อโรคในขณะที่ยังคงรักษาคุณภาพไว้ได้?
Key concepts
- การดำเนินการหน่วย (Unit operations) ในการแปรรูปอาหาร
- จลนพลศาสตร์การคงอยู่และการเสื่อมสลายของสารอาหาร
- การถนอมอาหารด้วยความร้อนและไม่ใช้ความร้อน
- เมทริกซ์อาหารและโครงสร้างจุลภาค
- ค่าวอเตอร์แอคติวิตี (Water activity) และความคงตัว
- อายุการเก็บรักษาและการเสื่อมสภาพของคุณภาพ
Mechanisms
การแปรรูปเปลี่ยนแปลงอาหารผ่านกลไกทางกายภาพและเคมีที่เชื่อมโยงกัน: การถ่ายเทความร้อนขับเคลื่อนการยับยั้งจุลินทรีย์และปฏิกิริยาเคมี เช่น ปฏิกิริยาเมลลาร์ด (Maillard reaction) และการเสื่อมสลายของวิตามิน; การเปลี่ยนแปลงทางกลและโครงสร้างปรับเปลี่ยนเมทริกซ์ที่ควบคุมการปลดปล่อยสารอาหาร; และการจัดการปัจจัยภายใน เช่น ค่าวอเตอร์แอคติวิตี (water activity) ควบคุมอัตราการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์และปฏิกิริยาที่ทำให้เสื่อมเสีย การทำความเข้าใจกลไกเหล่านี้ช่วยให้สามารถออกแบบการแปรรูปเพื่อให้ได้ความปลอดภัยและความคงตัวโดยมีการสูญเสียคุณภาพทางโภชนาการและประสาทสัมผัสให้น้อยที่สุด
Clinical relevance
วิธีการแปรรูปและโครงสร้างของอาหารส่งผลต่อสารอาหารที่ผู้บริโภคจะได้รับในที่สุด ซึ่งเป็นบริบทที่เกี่ยวข้องสำหรับการตีความข้อมูลองค์ประกอบอาหารและการบริโภคอาหารในวิทยาศาสตร์สุขภาพ สาขานี้อธิบายปัจจัยกำหนดคุณภาพอาหารและการนำส่งสารอาหาร ไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจด้านอาหารหรือการรักษาเฉพาะบุคคล
Evidence & guidelines
หลักการสำคัญในสาขานี้ส่วนใหญ่มาจากวรรณกรรมเคมีอาหารและวิศวกรรมอาหาร รวมถึงการทบทวนการคงอยู่ของสารอาหารในระหว่างการบำบัดด้วยความร้อนและความสัมพันธ์ของน้ำในอาหาร หลักฐานส่วนใหญ่มาจากการทดลองและการทบทวนมากกว่าทางคลินิก และข้อสรุปเกี่ยวกับผลกระทบของการแปรรูปมักจะเฉพาะเจาะจงกับอาหารและสภาวะนั้นๆ
History
การแปรรูปอาหารมีรากฐานมาแต่โบราณในการทำให้แห้ง การหมักเกลือ และการหมัก แต่การศึกษาทางวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาขึ้นในศตวรรษที่ 20 ด้วยการวิเคราะห์เชิงปริมาณของการสูญเสียสารอาหาร ความสัมพันธ์ของน้ำ และจลนพลศาสตร์ของปฏิกิริยา งานของ Labuza เกี่ยวกับค่าวอเตอร์แอคติวิตี (water activity) และการศึกษาอย่างเป็นระบบเกี่ยวกับการคงอยู่ของวิตามินในระหว่างการดำเนินการ เช่น การลวก ช่วยเปลี่ยนการแปรรูปให้เป็นสาขาวิชาที่ใช้หลักวิศวกรรมและอิงตามสมบัติ
Key figures
- Theodore P. Labuza
- Edoardo Capuano
Related topics
Seminal works
- labuza-1977
- capuano-2018
Frequently asked questions
- เทคโนโลยีการแปรรูปอาหารศึกษาอะไร?
- ศึกษาคุณสมบัติของอาหารและการดำเนินการที่ใช้ในการถนอมและแปรรูปอาหาร โดยมีเป้าหมายในการควบคุมความปลอดภัย ความคงตัว และคุณภาพทางโภชนาการและประสาทสัมผัส
- การแปรรูปทำลายคุณค่าทางโภชนาการของอาหารเสมอไปหรือไม่?
- ไม่จำเป็นเสมอไป การแปรรูปอาจทำให้สารอาหารที่ไวต่อความร้อนเสื่อมสลายได้ แต่ก็สามารถปรับปรุงความปลอดภัย และในบางกรณี อาจเพิ่มชีวปริมาณออกฤทธิ์ของสารอาหารโดยการเปลี่ยนแปลงเมทริกซ์อาหาร ผลกระทบขึ้นอยู่กับชนิดของอาหารและวิธีการแปรรูป