การแปรรูปอาหารด้วยความร้อนและความคงตัวของสารอาหาร

การแปรรูปอาหารด้วยความร้อนใช้การให้ความร้อนที่ควบคุมเพื่อทำให้อาหารปลอดภัยและคงตัว ผ่านกระบวนการต่างๆ เช่น การลวก การพาสเจอร์ไรซ์ การฆ่าเชื้อ และการปรุงอาหาร ความร้อนเดียวกันที่ทำให้จุลินทรีย์และเอนไซม์ไม่ทำงาน ยังกระตุ้นให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมี ดังนั้นข้อกังวลหลักคือคุณภาพทางโภชนาการและประสาทสัมผัสของอาหารจะคงอยู่หลังจากการบำบัดมากน้อยเพียงใด

Definition

การแปรรูปอาหารด้วยความร้อนคือการใช้ความร้อนกับอาหารเพื่อทำให้จุลินทรีย์และเอนไซม์ไม่ทำงาน และเพื่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงคุณภาพที่ต้องการ โดยความคงตัวของสารอาหารหมายถึงระดับที่สารอาหารที่ไวต่อความร้อนยังคงอยู่ตลอดกระบวนการ

Scope

บทความนี้ครอบคลุมถึงกระบวนการหลักที่ใช้ความร้อน จลนพลศาสตร์ที่ความร้อนทำให้จุลินทรีย์ไม่ทำงานและทำให้สารอาหารที่ไวต่อความร้อนเสื่อมสภาพ และการแลกเปลี่ยนระหว่างการบรรลุความปลอดภัยและการรักษาคุณภาพ เป็นหัวข้ออ้างอิงและให้ความรู้เกี่ยวกับหลักการแปรรูป ไม่ใช่คำแนะนำในการปรุงอาหารหรือโภชนาการ

Core questions

• ต้องใช้ความร้อนเท่าใดจึงจะทำให้อาหารปลอดภัย และวัดปริมาณได้อย่างไร?
• สารอาหารใดที่เสี่ยงต่อการเสื่อมสภาพจากความร้อนมากที่สุด?
• จะออกแบบกระบวนการอย่างไรเพื่อเพิ่มการคงอยู่ของสารอาหารสูงสุดในขณะที่ยังคงความปลอดภัย?
• เหตุใดการสูญเสียจึงขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น อุณหภูมิ เวลา ปริมาณน้ำ และการชะล้าง?

Key concepts

• การลวก การพาสเจอร์ไรซ์ และการฆ่าเชื้อ
• การทำให้จุลินทรีย์และเอนไซม์ไม่ทำงาน
• จลนพลศาสตร์การเสื่อมสภาพจากความร้อน
• วิตามินที่ไวต่อความร้อน (วิตามินซี ไทอามีน โฟเลต)
• การสูญเสียจากการชะล้าง
• ปฏิกิริยา Maillard และการเกิดสีน้ำตาล
• การปรับเวลา-อุณหภูมิให้เหมาะสม

Mechanisms

การให้ความร้อนจะเพิ่มอุณหภูมิของอาหารเพื่อให้การไม่ทำงานของจุลินทรีย์และเอนไซม์เป็นไปตามจลนพลศาสตร์ของเวลา-อุณหภูมิ ในขณะที่สารอาหารที่ไวต่อความร้อนจะเสื่อมสภาพไปตามเส้นทางที่ขึ้นกับอุณหภูมิของตนเอง วิตามินที่ละลายน้ำได้ เช่น วิตามินซี ไทอามีน และโฟเลต มีความเสี่ยงเป็นพิเศษ โดยสูญเสียไปทั้งจากการเสื่อมสภาพทางเคมีและการชะล้างลงไปในน้ำที่ใช้ปรุงอาหารหรือลวก ตัวอย่างเช่น ความคงตัวของไทอามีนขึ้นอยู่กับทั้งอุณหภูมิและค่าวอเตอร์แอคติวิตี ความร้อนยังเร่งปฏิกิริยา Maillard ระหว่างน้ำตาลรีดิวซ์และหมู่อะมิโน ซึ่งเปลี่ยนแปลงสี รสชาติ และความพร้อมใช้งานของกรดอะมิโนบางชนิด เนื่องจากเป้าหมายด้านความปลอดภัยและการเสื่อมสภาพของสารอาหารตอบสนองต่ออุณหภูมิและเวลาแตกต่างกัน กระบวนการจึงสามารถปรับให้เหมาะสมเพื่อส่งเสริมการคงอยู่ของสารอาหารได้

Clinical relevance

การบำบัดด้วยความร้อนเปลี่ยนปริมาณสารอาหารของอาหารที่รับประทาน ซึ่งมีความเกี่ยวข้องเมื่อตีความตารางองค์ประกอบอาหารและการประมาณปริมาณสารอาหารที่ได้รับ บทความนี้อธิบายว่าความร้อนส่งผลต่อองค์ประกอบของอาหารอย่างไร และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการตัดสินใจด้านอาหารหรือการรักษาพยาบาลส่วนบุคคล

Evidence & guidelines

หลักฐานส่วนใหญ่มาจากการศึกษาทางเคมีอาหารเกี่ยวกับจลนพลศาสตร์การคงอยู่และการเสื่อมสภาพของสารอาหาร รวมถึงการทบทวนการคงอยู่ของวิตามินในระหว่างการลวก และงานทดลองเกี่ยวกับความคงตัวของวิตามินที่ขึ้นกับความร้อนและค่าวอเตอร์แอคติวิตี การสูญเสียที่รายงานขึ้นอยู่กับชนิดของอาหาร สารอาหาร และสภาวะการแปรรูปที่เฉพาะเจาะจงอย่างมาก ดังนั้นตัวเลขจึงเป็นไปตามเงื่อนไขเฉพาะมากกว่าที่จะเป็นสากล

History

การถนอมอาหารด้วยความร้อนกลายเป็นวิทยาศาสตร์หลังจาก Nicolas Appert ได้แสดงให้เห็นถึงการถนอมอาหารด้วยการให้ความร้อนในภาชนะปิดในช่วงต้นศตวรรษที่สิบเก้า และงานของ Pasteur ในภายหลังเกี่ยวกับการทำให้จุลินทรีย์ไม่ทำงานด้วยความร้อน วิทยาศาสตร์อาหารในศตวรรษที่ยี่สิบได้เพิ่มจลนพลศาสตร์เชิงปริมาณของการตายของจุลินทรีย์และการเสื่อมสภาพของสารอาหาร ทำให้สามารถออกแบบกระบวนการโดยอิงจากความสัมพันธ์ระหว่างเวลา-อุณหภูมิที่วัดได้ และการศึกษาการคงอยู่ของวิตามิน

Debates

การรักษาสมดุลระหว่างความปลอดภัยกับการคงอยู่ของสารอาหาร

การบำบัดด้วยความร้อนที่รุนแรงขึ้นจะเพิ่มความปลอดภัยของจุลินทรีย์และอายุการเก็บรักษา แต่ก็เพิ่มการสูญเสียสารอาหารที่ไวต่อความร้อนและคุณภาพทางประสาทสัมผัส การเลือกความเข้มข้นของกระบวนการเป็นการแลกเปลี่ยนที่ได้รับข้อมูลจากจลนพลศาสตร์ที่แตกต่างกันของการทำให้ไม่ทำงานและการเสื่อมสภาพ

Key figures

• Theodore P. Labuza
• John D. Selman

Seminal works

• selman-1994
• labuza-1982-thiamin

Frequently asked questions

เหตุใดการปรุงอาหารจึงลดปริมาณวิตามินในผัก?

วิตามินที่ไวต่อความร้อน เช่น วิตามินซีและไทอามีน จะเสื่อมสภาพตามอุณหภูมิและเวลา และวิตามินที่ละลายน้ำได้ยังสูญเสียไปจากการชะล้างลงในน้ำที่ใช้ปรุงอาหาร ดังนั้นขนาดของการสูญเสียจึงขึ้นอยู่กับวิธีการและสภาวะที่ใช้

การแปรรูปด้วยความร้อนเกี่ยวกับการลดสารอาหารเท่านั้นหรือไม่?

ไม่ใช่ วัตถุประสงค์หลักคือการทำให้จุลินทรีย์และเอนไซม์ไม่ทำงานเพื่อทำให้อาหารปลอดภัยและคงตัว การสูญเสียสารอาหารเป็นผลข้างเคียงที่สามารถออกแบบกระบวนการเพื่อลดให้เหลือน้อยที่สุดได้