บทความทางวิชาการ...

ปัจจัยที่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงเนื้อสัมผัสและเทคนิคการปรับปรุงเนื้อสัมผัส

ของผลิตภัณฑ์ผักผลไม้แปรรูป

Factors Affecting Textural Changes and Techniques for Textural Improvement

of Processed Fruits and Vegetables

ทิพวรรณ ทองสุข1

Tipawan Thongsook1

บทคัดย่อ

บทความนี้กล่าวถึงปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการสูญเสียเนื้อสัมผัสระหว่างกระบวนการแปรรูปและรวบรวมเทคนิคต่าง ๆ ที่ใช้เพื่อ

รักษาสมบัติด้านนี้ของผลิตภัณฑ์ผักและผลไม้แปรรูป ได้แก่ การลวกที่อุณหภูมิต่ำ การล้าง การจุ่มหรือการซึมผ่านทำให้

เนื้อแน่น การใช้ความดันสูงก่อนการแปรรูป การดัดแปลงทางพันธุกรรมของพอลิเมอร์ เมทริกซ์ และการเสริมธาตุช่วยเพิ่มความ

แข็งแรงระหว่างการปลูก รวมทั้งได้รวบรวมตัวอย่างสภาวะที่ใช้ในผลิตภัณฑ์ชนิดต่าง ๆ ที่ได้มีการรายงานไว้แล้วเพื่อประโยชน์

ในการใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ในอนาคต

คำสำคัญ: ผักและผลไม้แปรรูป, เนื้อสัมผัส

ว วิทย เทคโน มมส 2553;29(4):456-469

Abstract

This article summarized factors affecting textural integrity and various approaches used to improve the texture of

processed plant based foods. The strategies include preheating at mild temperatures prior to high temperature

processing, washing, dipping or infusion treatments with firming agents, high pressure pretreatment, genetic

modification of matrix polymers, firming agent fortifications during cultivation. Examples of conditions applied for

reported products were included. The information could be beneficial for product development of this kind of products.

Keyword: processed fruits and vegetables, texture

J Sci Technol MSU 2010;29(4):456-469

1 อาจารย์, ภาควิชาอุตสาหกรรมเกษตร คณเกษตรศาสตร์ ทรัพยากรธรรมชาติและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยนเรศวร จ.พิษณุโลก 65000.1 Lecturer, Department of Agro-Industry, Faculty of Agriculture Natural Resources and Environment, Naresuan University, Phitsanulok 65000. E-mail: [email protected]; Received: 26 January 2010; Accepted: 11 April 2010.

บทความทางวิชาการ

Vol 29, No 4, Oct-Dec 2010 Factors Affecting Textural Changes and Techniques for Techniques for Textural

457

บทนำ

ผักผลไม้แปรรูปของไทยนับว่าเป็นอุตสาหกรรมที่สร้างมูลค่า

เพิ่มให้กับสินค้าเกษตรของไทยเป็นอย่างมากและเป็นสินค้า

อุตสาหกรรมการเกษตรซึ่งประเทศไทยส่งออกเป็นรายใหญ่

ในตลาดโลก ผักผลไม้แปรรูปที่ผลิตในประเทศไทยประกอบ

ด้วย 4 กลุ่มหลักคือประเภทอบแห้ง ดอง บรรจุกระป๋อง และ

แช่เยือกแข็ง ภาพรวมการส่งออกผลไม้กระป๋องและผลไม้

แปรรูปในปี พ.ศ. 2551 ขยายตัวทั้งปริมาณและมูลค่าจากปี

พ.ศ. 2550 โดยมีปริมาณทั้งสิ้น 976,807 ตัน คิดเป็นมูลค่า

36,860 ล้านบาท มูลค่าขยายตัวเพิ่มขึ้นร้อยละ 16.39

ปริมาณขยายตัวเพิ่มขึ้นร้อยละ 6.62 ส่วนสินค้าประเภท

ผักสดแช่เย็น แช่แข็ง แห้งและแปรรูปนั้น มีปริมาณ

585,509 ตัน มีมูลค่า 18,256 ล้านบาท และการส่งออกในปี

พ.ศ. 2552 เพิ่มขึ้นเป็น 1,079,694 ตัน คิดเป็นมูลค่า

39,146 ล้านบาท สำหรับด้านการส่งออกน้ำผลไม้ของไทย

นั้นมีปริมาณการส่งออกทั้งสิ้น 306,954 ตัน คิดเป็นมูลค่า

9,829 ล้านบาท มีปริมาณเพิ่มขึ้นร้อยละ 10.47 และมูลค่า

เพิ่มขึ้นร้อยละ 20.791 เมื่อเทียบกับมูลค่าในปี พ.ศ. 2551

ปัญหาด้านการแข่งขันที่ทวีความรุนแรงมากขึ้นและคู่แข่ง

สำคัญคือ จีนและเวียดนาม ซึ่งมีศักยภาพในการผลิต

แรงงานและพื้นที่เพาะปลูกได้เปรียบกว่าประเทศไทย ทำให้

ประเทศคู่แข่งสามารถผลิตสินค้าได้ปริมาณมากและมีราคา

ถูก หนึ่งในกลยุทธ์การเพิ่มศักยภาพการแข่งขันด้านการ

ตลาดของผักผลไม้แปรรูปคือการพัฒนาด้านคุณภาพของ

ผลิตภัณฑ์โดยเฉพาะคุณภาพทางเนื้อสัมผัส เนื่องจาก

กระบวนการแปรรูปผักผลไม้ส่งผลให้เกิดการสูญเสียคุณภาพ

ด้านนี้ได้ง่าย2 ทำให้เกิดความพยายามในการพัฒนาเทคนิค

เพื่อการถนอมเนื้อสัมผัสของผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการแปรรูปให้

เกิดการสูญเสียน้อยที่สุดและใกล้เคียงของสดมากที่สุดด้วย

ดังนั้นบทความนี้จะกล่าวถึงปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับการสูญเสีย

เนื้อสัมผัสระหว่างกระบวนการแปรรูปและรวบรวมเทคนิคที่

ใช้รักษาสมบัติด้านนี้ของผลิตภัณฑ์ผักผลไม้แปรรูปเพื่อ

เป็นข้อมูลพื้นฐานในการประยุกต์ใช้เพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์

ประเภทนี้ในอนาคต

ปัจจัยสำคัญสองประการที่เกี่ยวข้องกับการสูญเสีย

เนื้อสัมผัสระหว่างกระบวนการแปรรูปผลิตภัณฑ์ผักและ

ผลไม้คือการสูญเสียความดัน (turgor pressure หรือ

osmotic pressure) ภายในแวคิวโอล (vacuoles) และ

โพรโทพลาสต์ (protoplasts) ของเซลล์ซึ่งเป็นผลมาจาก

กา ร เสี ยสภาพของ โปรตี น ใน เยื่ อหุ้ ม เซลล์ ร ะหว่ า ง

กระบวนการใช้ความร้อน ปัจจุบันยังไม่มีเทคนิคที่ช่วยลด

การสูญเสียเนื้อสัมผัสเนื่องจากปัจจัยด้านนี้ ปัจจัยที่สองที่

เกี่ยวข้องกับการสูญเสียเนื้อสัมผัสระหว่างกระบวนการ

แปรรูปคือการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของผนังเซลล์และ

เทคนิคเพื่อการถนอมเนื้อสัมผัสที่พัฒนาขึ้นในปัจจุบัน

เกี่ยวข้องกับการลดการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของ

ผนังเซลล์ ดังนั้นปัจจัยนี้จึงมีความสำคัญและจะกล่าวโดย

ละเอียดต่อไป

การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของผนังเซลล์ระหว่าง

กระบวนการแปรรูป

ผนังเซลล์ (cell wall) มีความสำคัญต่อความแข็งแรง

ของเนื้อเยื่อพืช ผนังเซลล์ของพืชประกอบขึ้นจากพอลิเมอร์

หลายชนิดรวมตัวกันโดยประกอบด้วยเส้นใยต่อเชื่อมกันของ

เซลลูโลส (cellulose) ที่ฝังตัวในเมทริกซ์ที่ซับซ้อนของ

เพกทิน (pectin) เฮมิเซลลูโลส (hemicellulose) โปรตีนและ

ฟินอลลิก (phenolics)3 การใช้ความร้อนและการแช่เยือกแข็ง

ที่เกิดขึ้นระหว่างการแปรรูปเป็นสาเหตุทำให้ผนังเซลล์หรือ

เมทริกซ์ที่ซับซ้อนเหล่านี้ถูกทำลาย

กระบวนการแปรรูปพืชด้วยความร้อนที่ใช้อุณหภูมิ

ต่ำกว่า ≤150°C ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง

และองค์ประกอบของเพกทิน การเปลี่ยนแปลงนี้ขึ้นอยู่กับ

สมบัติของวัตถุดิบ ขั้นตอนและสภาวะในการผลิต โดยทั่วไป

การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและองค์ประกอบของเพกทินเกิด

จากปฏิกิริยาที่ใช้และไม่ใช้เอนไซม์ แต่การจะระบุแยกว่า

การเปลี่ยนแปลงเกิดจากปฏิกิริยาใดในปริมาณเท่าใดนั้น

เป็นการยากมากเนื่องจากการสกัดพอลิแซ็กคาไรด์ใน

ผนังเซลล์โดยไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างนั้นทำได้ยาก

และการจะแยกพอลิแซ็กคาไรด์ในผนังเซลล์โดยไม่ทำลาย

การเชื่อมโยงกันของโมเลกุลในผนังเซลล์นั้นไม่สามารถ

กระทำได้

โดยทั่วไปการเสื่อมสภาพของผนังเซลล์แบ่งออกเป็น

2 ประเภท4

1. การเปลี่ยนสภาพของผนังเซลล์เนื่องจากเอนไซม์

องค์ประกอบแต่ละชนิดในผนังเซลล์จะมีเอนไซม์

เฉพาะที่ใช้สำหรับดัดแปรโครงสร้าง เอนไซม์เหล่านี้ทำงาน

Thongsook T J Sci Technol MSU458

สัมพันธ์กันหรือการทำงานของเอนไซม์หนึ่งอาจจะมีผลต่อ

ประสิทธิภาพของการทำงานของอีกเอนไซม์หนึ่ง เอนไซม์

หลักที่เกี่ยวข้องกับการย่อยสลายของเพกทินได้แก่ เพกทิน

เมทีลเอสเทอเรส (pectinmethylesterase, PME หรือ E.C.

3.1.1.11) พอลิกาแล็กทูโรเนส (polygalacturonase, PG

หรือ E.C. 3.2.1.15) และเพกเทตไลเอส (pectate lyase, PL

หรือ E.C. 4.2.2.2) PME เป็นเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาการแยก

หมู่เมทีล (demethoxylation) ของเพกทินทำให้ได้กรดเพกทิก

หรือกรดเพกทินิกหรือเพกทินเอสเทอร์ต่ำ (carboxylated

pectin) และเมทานอล โมเลกุลเพกทินที่ไม่มีหมู่เมทีลที่

หมู่คาร์บอกซิลสามารถ (1) เชื่อมโยงข้าม (cross-link) กับ

ไอออนที่มีเวเลนซีสอง (divalent ions) เช่น แคลเซียม

สร้างเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่หรือเจลซึ่งมีผลต่อเนื้อสัมผัสและ

(2) เป็นซับสเตรตสำหรับปฏิกิริยาการย่อยสลายพอลิเมอร์

(depolymerization) โดยเอนไซม์ PG (ทำให้เกิดการนิ่มของ

เนื้อเยื่อ) PG ซึ่งสังเคราะห์ในพืชชั้นสูงและชั้นต่ำหลายชนิด

เร่งปฏิกิริยาการสลายพันธะไกลโคซิล (O-glycosyl bond)

ของ demethoxylated α-D(1→4) polygalacturonic acid

PME และ PG ไม่ใช่เอนไซม์เพียงสองชนิดที่ทำให้เกิด

การอ่อนตัวของเนื้อเยื่อพืชแม้ว่าจากการศึกษาพบความ

เกี่ยวข้องกับคุณภาพในหลายประเด็น เพกทินถูกย่อยสลาย

ได้จากการทำงานอย่างต่อเนื่องของ PME และ PG โดย

ปฏิกิริยาการแยกหมู่ เมทีลและปฏิกิริยาการย่อยสลาย

พอลิเมอร์ ตามลำดับ การทำงานของเอนไซม์ทั้งสองจำกัด

อยู่ในพืชโดยพบแอกทิวิตี (activity) ของเอนไซม์สูงสุดใน

เนื้อเยื่อที่ถูกทำลายหรือเป็นแผลและระหว่างการสุก พืชที่มี

ระดับ PG สูงเช่น มะเขือเทศและอะโวกาโด ส่วนแครอท

กล้วย และสตรอเบอรรี่พบว่าแอกทิวิตีของ PG ต่ำมาก

แทบจะตรวจไม่พบดังนั้นจึงไม่มีผลกระทบต่อเนื้อสัมผัสเช่น

ความกรอบ ความแข็งของผลิตภัณฑ์ ในทางตรงข้าม PL

ซึ่งสกัดจากจุลินทรีย์ก่อโรคเท่านั้นในผักผลไม้ ปัจจุบันพบว่า

สามารถแสดงออกชัด (express) ในเนื้อเยื่อพืชด้วย PL

สลายพอลิเมอร์ของเพกทินโดยกลไกปฏิกิริยาการขจัดชนิด

บีต้า (β-elimination) สามารถทำงานได้ทั้งแบบตัดพันธะ

ภายใน (endo-acting) หรือตัดพันธะด้านปลายสาย

พอลิเมอร์ (exo-acting) และทำงานจำเพาะกับออลิโกแซ็ก-

คาไรด์สายสั้น (short oligosaccharides) เอนไซม์อื่น ๆ

เช่น บีต้า-กาแล็กโทซิเดส (β-galactosidases) เอกโซ-

กาแลกทาเนส (exo-galactanases) สังเคราะห์ได้ในพืช

เช่นกันแต่อยู่ในระดับที่น้อยที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนสภาพ

ของผนังเซลล์ได้ จนปัจจุบันการสลายของผนังเซลล์

เนื่องจากเอนไซม์ยังเป็นเรื่องที่ซับซ้อนและอาจมีเอนไซม์อื่น ๆ

ตลอดจนโปรตีนที่มีส่วนเกี่ยวข้องด้วย

2. การเปลี่ยนสภาพของผนังเซลล์ที่ไม่ได้เกิดจากเอนไซม์

เพกทินมีเสถียรภาพสูงในสารละลายที่พีเอชระหว่าง

3.0-4.0 อย่างไรก็ตามมีกระบวนการสามชนิดที่นำไปสู่

การเสียสภาพของเพกทินโดยไม่อาศัยเอนไซม์ อย่างแรกคือ

การแยกเป็นส่วนย่อย (fragmentation) ของพอลิเมอร์

เนื่องจากอนุมูลไฮดรอกซิลที่ไวปฏิกิริยา (highly reactive

hydroxyl radicals) มีหลักฐานมากมายที่ระบุว่าปฏิกิริยานี้

เป็นส่วนหนึ่งของกลไกที่ขับเคลื่อนการเปลี่ยนโครงสร้างของ

ผนังเซลล์แต่ความสำคัญของปฏิกิริยานี้ในแง่การย่อยสลาย

ในอาหารแปรรูปนั้นไม่มีกล่าวไว้ระหว่างกระบวนการแปรรูป

โดยใช้ความร้อนเพกตินอาจเกิดปฏิกิริยาการย่อยสลาย

พอลิเมอร์ โดยมีกรดหรือเบสอย่างใดอย่างหนึ่งเป็นตัวเร่ง

ที่พีเอชต่ำ (≤3.5) สิ่งที่น่าจะเกิดขึ้นคือการสลายด้วยน้ำ

โดยกรดเป็นตัวเร่ง (acid hydrolysis) แม้ว่าปัจจุบันยังเป็นที่

ไม่แน่ชัด ภายใต้สภาวะนี้ซึ่งไม่ค่อยพบนักในกระบวนการ

แปรรูปอาหารทั่วไป เพกทินเอสเทอร์ต่ำ (low methoxy

pectin) จะเกิดปฏิกิริยาการย่อยสลายพอลิเมอร์เร็วกว่า

เพกทินเอสเทอร์สูง (high methoxy pectin)

เพกทินที่พีเอชที่สูงขึ้น (≥4.5) และที่อุณหภูมิสูง

(>80°C) ซึ่งเป็นสภาวะที่พบบ่อยระหว่างกระบวนการ

แปรรูปด้วยความร้อนของพืชอาหาร ปฏิกิริยาการย่อยสลาย

พอลิเมอร์ของเพกทินเกิดขึ้นโดยมีเบสเป็นตัวเร่ง ข้อกำหนด

ของปฏิกิริยา β-el imination คือโพลีเมอร์ต้องมีหมู่

เมทีลเอสเทอร์ (methyl ester) ที่ C-6 ซึ่งการมีหมู่นี้ช่วย

ทำให้หมู่ H-5 ให้มีความเป็นกรดพอที่จะถูกย้ายออกโดยเบส

อัตราการเกิดปฏิกิริยาเพิ่มขึ้นเมื่อพีเอชเพิ่มขึ้น เนื่องจาก

ไฮดรอกซิลไอออน (hydroxyl ions) เป็นตัวเริ่ม (initiate)

ปฏิกิริยา

เนื่องจากปฏิกิริยา β-elimination ขึ้นอยู่กับปริมาณ

เมทีลเอสเทอร์ของเพกทินของเนื้อเยื่อพืช ดังนั้นถ้าสามารถ

กำหนดระดับการเกิดเมทีลเอสเทอร์ (degree of methyles-

terification) ของเพกทินได้ก็จะสามารถควบคุมปฏิกิริยา

β-eliminatin ได้ การกำหนดระดับการเกิดเมทีลเอสเทอร์


459

ของเพกทินสามารถทำโดยอาศัยพันธุวิศวกรรมโดยการ

กระตุ้นการทำงานของ PME ที่มีอยู่ภายใน (endogenous)

หรือที่เติมจากภายนอก (exogenous) โดยใช้การพรีทรีต-

เมนต์ (pretreatment conditions) ตัวอย่างความสำเร็จของ

กรณีหลังมีรายงานในแครอทที่ผ่านการแปรรูปโดยใช้

ความร้อน5

ส่วนผสมของน้ำเกลือมีอิทธิพลต่อปฏิกิริยาในหลาย

ทางและหลายระดับ อย่างไรก็ตามการเพิ่มความเข้มข้น

ของสารที่เติมลงไป (additive) เพิ่มค่าคงที่ของปฏิกิริยา

β-elimination และเพิ่มค่าคงที่ของอัตราการสูญเสียเนื้อ

สัมผัสขณะที่ค่าความแน่นเนื้อและระดับการเกิดเมทีลเอสเทอร์

ลดลง

มีรายงานระบุว่าเพกทินเป็นพอลิแซ็กคาไรด์หลักที่

ถูกสกัดออกมาระหว่างกระบวนการให้ความร้อนการละลาย

ออกมาของพอลิเมอร์ในผนังเซลล์เกิดขึ้นพร้อม ๆ กับ

การอ่อนตัวของเนื้อเยื่อซึ่งเกี่ยวข้องกับการแยกตัวของเซลล์

ความแข็งแรงของการเกาะกันของเซลล์ขึ้นอยู่กับความมาก

น้อยของการปฏิสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ (cell-cell interactions)

ในมิดเดิลลาเมลลาในช่องว่างระหว่างเซลล์ ที่จริงแล้ว

เนื้อเยื่อเกิดการอ่อนตัวมากที่สุดเมื่อเกิดการแยกตัว

ของบริเวณนี้ มีการศึกษามากมายเพื่อเปรียบเทียบและ

หาความสัมพันธ์ระหว่างการแยกตัวของเซลล์กับการละลาย

ออกมาของพอลิเมอร์ของเพกทิน ผลการศึกษาชี้ ให้

เห็นว่ากระบวนการใช้ความร้อนกระตุ้นให้เกิดการดัดแปร

องค์ประกอบของเพกทิน (water soluble และ water

insoluble) ในผนังเซลล์เป็นไปได้ว่าเนื่องจากการเพิ่ม

การเสื่อมสลายโดยความร้อนผ่าน β-elimination ซึ่งเป็นผล

ให้เกิดการย่อยสลายพอลิเมอร์โดยมีเบสเป็นตัวเร่ง4

เทคนิคที่ เกี่ยวข้องกับการปรับปรุงเนื้อสัมผัสของ

ผลิตภัณฑ์อาหารแปรรูปจากพืช

ความต้องการอาหารแปรรูปจากพืชที่มีลักษณะ

ใกล้เคียงของสดทำให้เกิดความพยายามในการพัฒนา

เทคนิคเพื่อการปรับปรุงเนื้อสัมผัสของผลิตภัณฑ์ที่ผ่าน

การแปรรูปโดยใช้ความร้อนเพื่อลดการเสื่อมสภาพด้าน

เนื้อสัมผัส แต่ละวิธีจะให้ค่าเนื้อสัมผัสของผลิตภัณฑ์สุดท้าย

เฉพาะตัวต่าง ๆ กัน มีรายละเอียดดังต่อไปนี้

1. การลวกที่อุณหภูมิต่ำ

การลวกที่อุณหภูมิต่ำประมาณ 50-70°C เป็นเวลา

โดยทั่วไปประมาณ 30 นาทีก่อนกระบวนการแปรรูปโดยใช้

ความร้อนสูง (≥100°C) มักกระทำเพื่อปรับปรุงเนื้อสัมผัส

ของผลิตภัณฑ์อาหารแปรรูปจากพืช เนื่องจากปฏิกิริยา

β-eliminatin เกิดขึ้นกับสายกรดกาแลกทูโลนิกที่มีหมู่

คาร์บอกซิลถูกทำให้เป็นเอสเทอร์ด้วยเมทานอล (esterified

galacturonic acid residues) เท่านั้น ดังนั้นการลด

ปริมาณเพกทินที่มีหมู่คาร์บอกซิลถูกทำให้เป็นเอสเทอร์ด้วย

เมทานอล จึงเป็นการลดการเกิดปฏิกิริยา β-elimination

และลดการสูญเสียเนื้อสัมผัสระหว่างกระบวนการให้ความร้อน

การลดการเกิดปฏิกิริยา β-elimination ทำได้โดยการกระตุ้น

การทำงานของเอนไซม์ PME วิธีที่นิยมใช้เพิ่มการทำงาน

ของเอนไซม์ PME คือการใช้อุณหภูมิในช่วง 50-70°C

ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่ เหมาะสมกับการทำงานของเอนไซม์

นอกจากนี้การลวกที่อุณหภูมิต่ำยังเพิ่มโอกาสการเกิด

เชื่อมโยงข้ามระหว่างสายเพกทิน

การลวกที่ อุณหภูมิต่ ำยั ง เพิ่ มการยอมให้ผ่ าน

(permeability) ของเยื่อหุ้มเซลล์ (plasma membrane) ซึ่ง

กระตุ้นการผ่านของแคตไออน (cation) ซึ่งจะไปกระตุ้น

การทำงานของ PME อีกต่อหนึ่ง

2. การล้าง การจุ่มหรือการซึมผ่านสารทำให้เนื้อแน่น

เนื่องจากการมีหรือไม่มีไอออนที่มีเวเลนซี 2 (ทั้งที่

เติมลงไปและที่มีอยู่ในเนื้อเยื่อพืช) มีความสำคัญ ดังนั้น

มักจะนิยมใช้วิธีลวกที่อุณหภูมิต่ำร่วมกับการแช่สารละลาย

แคลเซียมสารที่ให้ความกรอบและทำให้เนื้อแน่นขึ้น (firming

agents) เช่น เกลือแคลเซียม (calcium salts) สารไฮโดร-

คอลลอยด์ (gelling hydrocolloids) และเอนไซม์ PME เพื่อ

เพิ่มความแข็งของเนื้อสัมผัสในอาหารแปรรูปจากพืช4

2.1 แคลเซียม

การใช้แคลเซียมมักใช้ลดการสูญเสียเนื้อสัมผัสของ

เนื้อเยื่อของผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการใช้ความร้อน พบว่าได้ผลดี

กับผักผลไม้หลายชนิด เช่น กะหล่ำดอก6 พริกฮาลาพีโน

(Jalapeno pepper)7 และแครอท5 เนื่องจากแคลเซียม

สามารถจับกับสายกรดกาแลกทูโลนิกที่มีหมู่คาร์บอกซิลที่

ไม่ถูกทำให้เป็นเอสเทอร์ด้วยเมทานอล (demethoxylated


polyuronides) การเชื่อมโยงข้ามระหว่างหมู่คาร์บอกซิลที่

ไม่ถูกทำให้เป็นเอสเทอร์ด้วยเมทานอล (free carboxyl

groups) ของสายเพกทินและแคลเซียมไอออนนำไปสู่

การใช้เทคนิคการแช่สารละลายแคลเซียมอย่างกว้างขวาง

อย่างไรก็ตามการใช้แคลเซียมที่ความเข้มข้นสูงนำไปสู่

รสชาติที่ไม่พึงปรารถนาแก่ผู้บริโภคและส่งเสริมการเกิด

ปฏิกิริยา β-elimination4

แคลเซียมแลกเตท (calcium lactate) แคลเซียม

โพรพิโอเนต (calcium propionate) และแคลเซียมกลูโคเนต

(calcium gluconate) มีประโยชน์ในการปรับปรุงเนื้อสัมผัส

เช่นเดียวกับการใช้แคลเซียมคลอไรด์ (calcium chloride)

นอกจากนี้ยังไม่ทำให้เกิดรสขมและกลิ่นรสแปลกปลอม

ตกค้างและการใช้เกลือชนิดอื่นยังช่วยหลีกเลี่ยงการก่อตัว

ของสารก่อมะเร็ง (เช่น chloramines และ trihalomethanes)

ซึ่งเกี่ยวข้องกับคลอไรด์ ประสิทธิภาพของแคลเซียมในฐานะ

สารที่ ให้ความกรอบและทำให้เนื้อแน่นเพิ่มขึ้นถ้าเพิ่ม

แอกทิวิตีของ PME ดังนั้นจึงนิยมใช้การแช่สารละลาย

แคลเซียมกับการใช้ความร้อนต่ำ (mild heating) ร่วมกับ

เทคนิคการแทรกซึมโดยใช้สุญญากาศ (vacuum impreg-

nation technology) จุดประสงค์ของเทคนิคนี้เพื่อปรับปรุง

องค์ประกอบในวัตถุดิบอาหารโดยการเอาน้ำบางส่วนออก

แล้วแทนที่ด้วยตัวละลาย (solutes) โดยไม่กระทบต่อ

ความแข็งของวัตถุดิบ ตัวผลักดันของกระบวนการนี้อาจเป็น

ออสโมติกเกรเดียนต์ (osmotic gradient) ระหว่างตัวอย่าง

กับสารละลาย การใช้สุญญากาศตามด้วยการนำกลับไปที่

บรรยากาศปกติ หรือการใช้ทั้งสองวิธีร่วมกัน ผลิตภัณฑ์

สุดท้ายที่ได้อาจมีลักษณะไม่เป็นธรรมชาติและค่อนข้างเป็น

ผลิตภัณฑ์แห้ง (dehydrated product) ขึ้นอยู่กับเวลา

ของกระบวนการ (เป็นนาทีถึงเป็นวัน) และความแรงของ

สุญญากาศที่ใช้ซึ่งอยู่ระหว่าง 5-200 mbar หรือความเข้มข้น

ของสารละลายที่ใช้ซึ่งอยู่ระหว่าง 20-75°Bx

เมื่อเนื้อเยื่อที่มีรูพรุนถูกแช่ในสารละลายภายใต้

สภาวะสุญญากาศ อากาศจะถูกสกัดออกจากรูขนาดเล็ก

เมื่อนำความดันสู่ปกติ (ความดันบรรยากาศ) สารละลายจะ

ทะลุทะลวงเข้าไปในช่องว่างระหว่างเซลล์โดยการซึมตามรู

ขนาดเล็ก (capillary) และโดยเกรเดียนต์ความดัน (pressure

gradients) เทคนิค Impregnation ถูกใช้เพื่อปรับปรุงเนื้อ

สัมผัสและหรือการเสริมธาตุอาหาร มีการประยุกต์ใช้เทคนิค

นี้อย่างกว้างขวางในการแปรรูปผักและผลไม้โดยการซึมผ่าน

แคลเซียมชนิดต่าง ๆ เข้าในเนื้อเยื่อเพื่อปรับปรุงคุณภาพ

ของผลิตภัณฑ์สุดท้าย8

2.2 เอนไซม์ PME

การกระตุ้นแอกทิวิตีของ PME ที่อยู่ภายในวัตถุดิบ

มักใช้กับอาหารที่มาจากพืชแต่การเติม PME จากภายนอก

นิยมใช้กับผลิตภัณฑ์เครื่องดื่ม เนื้อและผลิตภัณฑ์ที่บด

ละเอียดอื่น ๆ อย่างไรก็ตามหลังจากมีการพัฒนาเทคนิค

การซึมผ่านโดยใช้สุญญากาศ ทำให้สามารถนำ PME เข้าไป

ภายในรูพรุนของโครงข่ายของอาหารแข็งที่มีอากาศอยู่

ภายใน เช่น สตรอเบอร์รี่ ได้9 อย่างไรก็ตามเทคนิคนี้ใช้ไม่ได้

ผลกับวัสดุที่มีผิวที่ไม่ยอมให้ซึมผ่าน (impermeable skin)

หรือขาดช่องว่างภายใน เช่น เชอร์รี่ บลูเบอร์รี่ ถั่ว และ

ข้าวโพด การใช้ PME จากภายนอก มีวัตถุประสงค์เพื่อ

เพิ่มปริมาณเอนไซม์ที่มีภายในเนื้อเยื่อจากที่มีอยู่แล้วหรือ

ทดแทนเอนไซม์ที่เสียสภาพไป PME ที่ใช้มาจากทั้งพืชและ

จุลินทรีย์ (ราและแบคทีเรีย)4

การนำเอนไซม์จากภายนอกเข้าไปเพื่อเปลี่ยน

ลักษณะของเนื้อเยื่อเรียกว่าการซึมผ่านด้วยเอนไซม์

(enzyme infusion) มีวิธีการทำให้เกิดการแทรกซึมโดย

1) การแพร่ออสโมติกแบบไม่ใช้พลังงาน (passive osmotic

diffusion) ข้อจำกัดของวิธีการนี้มี 2 ประการคือ ความเป็น

รูพรุนของผนังเซลล์ และขนาดของโมเลกุลที่ทำการซึมผ่าน

(infusion) ยิ่งโปรตีนมีขนาดใหญ่การเคลื่อนเข้าไปในช่องว่าง

ระหว่างเซลล์ยิ่งทำได้ยากขึ้น 2) การซึมผ่านโดยอาศัย

ความดัน (pressure-assisted infusion) สำหรับสารละลาย

เอนไซม์ วิธีนี้ได้ผลดีสำหรับเนื่อเยื่อที่มีที่ว่างภายในจำนวน

มาก เมื่ออยู่ภายใต้ความดันสูงก็าซที่อยู่ในโพรงอากาศ

ในผักผลไม้จะถูกอัดและเข้าไปอยู่ในที่ว่างด้านในของเนื้อเยื่อ

โพรงอากาศในเนื้อเยื่อจะถูกแทนที่ด้วยสารละลายเอนไซม์

เมื่อความดันกลับเข้าสู่สภาวะปกติ ก็าซกลับเข้าสู่ตำแหน่ง

เดิมของเหลวจำนวนมากก็จะถูกดันออกมาจากเนื้อเยื่อ

ในเนื้อเยื่อบางอย่างเช่น แอปเปิ้ล วิธีการนี้ใช้ได้ดี แต่

ในเนื้อเยื่อเช่นเปลือกด้านในสีขาวของส้มฝรั่ง (albedo)

การใช้ความดันสูงจะทำให้เนื้อเยื่อเสียรูปถาวรซึ่งป้องกัน

สารละลายเอนไซม์เข้าไป 3) การซึมผ่านโดยอาศัยสุญญากาศ

(vacuum-assisted infusion) เช่นเดียวกับวิธีการซึม

โดยอาศัยความดัน วิธีนี้ทำได้ผลดีสำหรับเนื่อเยื่อที่มีที่ว่าง


461

ภายในจำนวนมาก ภายใต้สุญญากาศในขณะที่ตัวอย่าง

แช่อยู่ในสารละลายเอนไซม์อากาศจะถูกดึงออกไปจาก

เนื้อเยื่อผักผลไม้ เมื่อกลับเข้าสู่ความดันบรรยากาศ

สารละลายเอนไซม์จะเข้าสู่ที่ว่างในเนื้อเยื่อ ข้อดีของวิธีการนี้

คือสุญญากาศทำให้อากาศภายในออกไปหมด ดังนั้น

สารละลายเอนไซม์จึงสามารถอยู่ ในเนื้อเยื่อภายหลัง

infusion10

แม้ว่าประโยชน์จาก PME ทั้งภายในและภายนอก

เป็นที่ทราบแน่ชัด แต่ตัวยับยั้งเอนไซม์ PME (pectin-

methylesterase inhibitor) ที่พบในผักและผลไม้บางชนิด

มีผลทำให้ประสิทธิภาพของ PME ลดลง ดังนั้นจึงมีแนวโน้ม

การใช้ PME จากจุลินทรีย์มากกว่า PME จากพืช เพราะ

นอกจากจะหาซื้อได้ง่ายยังพบว่ามีประโยชน์ในการปรับปรุง

เนื้อสัมผัสมากกว่า นอกจากนี้ยังไม่ถูกยับยั้งโดยตัวยับยั้ง

เอนไซม์ PME ซึ่งแตกต่างจากเอนไซม์ PME จากพืช4

Table 1 และ 2 แสดงตัวอย่างสภาวะที่เหมาะสมที่

ช่วยปรับปรุงเนื้อสัมผัสของผลิตภัณฑ์ผักและผลไม้ที่มี

รายงานในเอกสารวิชาการ

2.3. ไฮโดรคอลลอยด์

การซึมผ่านของสารก่อเจล (gelling agents) ใน

อาหารที่มาจากพืชช่วยปรับปรุงเนื้อสัมผัสโดยการสร้าง

สะพานเชื่อมระหว่างเซลล์ในรูพรุนหรือช่วยเติมเต็มโครงข่าย

ภายในผนังเซลล์ หรือการสร้างพันธะระหว่างไฮโดรคอลลอยด์

ที่เติมลงไปกับองค์ประกอบในผนังเซลล์ อย่างไรก็ตามเจล

ที่เข้าไประหว่างเซลล์จะสามารถช่วยปรับปรุงเนื้อสัมผัส

ได้ต่อเมื่อโครงสร้างมีความเป็นรูพรุนสูงและการดูดซึม

ตัวละลายมีปริมาณสูงโดยเฉพาะเมื่อการถ่ายเทมวลสารถูก

จำกัดโดยความหนืดที่สูงของสารละลายเจล4

ตัวอย่างการประยุกต์ใช้เทคนิคนี้คือการใช้กัมแซน

แทน (xanthan gum) ในเห็ดกระดุม (button mushroom

หรือ Agaricus bisporus) ก่อนขั้นตอนการลวกและบรรจุ

กระป๋องพบว่าช่วยปรับปรุงน้ำหนักสุทธิและรสชาติของ

ผลิตภัณฑ์สุดท้ายได้เป็นอย่างดี11 Matringe et al. (1999)12

แสดงให้เห็นว่าการใช้สารไฮโดรคอลลอยด์ เช่น เจลาติน

(gelatin) เพกทิน (pectin) อัลจิเนต (alginate) และสตาร์ช

(starch) โดยใช้สุญญากาศช่วยผลักดันสารเหล่านี้เข้าไปใน

เนื้อเยื่อใช้ได้ดีกับผลิตภัณฑ์แอปเปิ้ลหั่นชิ้นแช่เยือกแข็งได้

3. การใช้ความดันสูงก่อนการแปรรูป

เทคนิคใหม่ที่คิดค้นขึ้นเพื่อถนอมอาหารจากพืชให้มีคุณภาพดีขึ้นได้แก่การแปรรูปโดยใช้ความดันสูง (high-pressure, HP) การใช้ความร้อนสูงช่วยขจัดผลกระทบที่รุนแรงต่อคุณภาพเมื่อใช้ความร้อนในการแปรรูป ในแง่การทำงานของเอนไซม์ที่มีความสำคัญต่อการรักษาเนื้อสัมผัสพบว่า HP เร่งการทำงานของ PME อย่างมีนัยสำคัญ เมื่อใช้ความดันในช่วงที่เหมาะสม4

ตัวอย่างเช่นแครอทที่ผ่านกระบวนการแปรรูปด้วยความร้อนมีความแน่นเนื้อเพิ่มขึ้น 9 เท่า เมื่อใช้ความดันสูง (400 MPa, 60°C, 15 นาที) และแช่แคลเซียม (0.5% w/v) เมื่อเทียบกับการใช้การลวกที่อุณหภูมิต่ำแบบดั่งเดิมที่ 90°C, 4 นาที13,14

เนื้อสัมผัสที่แข็งขึ้นน่าจะเป็นผลมาจากแอกทิวิตีของ PME เมื่อใช้ความดันสูง PME ถูกปลดปล่อยออกมาแล้วสัมผัสกับซับสเตรตซึ่งก็คือเพกทินที่มีหมู่คาร์บอกซิลถูกทำให้เป็นเอสเทอร์ด้วยเมทานอลในสัดส่วนสูงนำไปสู่ปฏิกิริยาการแยกสลายหมู่เมทีล เพกทินที่มีหมู่เมทีลน้อยสามารถก่อตัวสร้างโครงข่ายกับไอออนที่มีเวเลนซีเท่ากับสองเป็นผลต่อการเพิ่มความแข็งของเนื้อเยื่อ นอกจากนี้ความดันสูงยังลดปฏิกิริยาทางเคมี เช่น β-elimination ระหว่างการใช้ความดันสูงและอุณหภูมิสูง อย่างไรก็ตามกลไกที่แน่นอนที่อธิบายการปรับปรุงเนื้อสัมผัสเมื่อใช้ ความดันสูงและอุณหภูมิสูงที่ยังต้องมีการศึกษาวิจัยต่อไป15

4. การดัดแปรทางพันธุกรรมของโครงข่ายพอลิเมอร์

ปัจจุบันการดัดแปรทางพันธุกรรมของเมทริกซ์- พอลิเมอร์เน้นหนักการดัดแปรเอนไซม์ในผนังเซลล์ การดัดแปรโพลีแซคคาไรด์อยู่บนหลักการการควบคุมยีนที่ควบคุมการสังเคราะห์เอนไซม์หรือที่ควบคุมองค์ประกอบในระบบการสังเคราะห์ (genes encoding biosynthetic enzymes หรือ components of synthase complexes) การควบคุมแอกทิวิตีของเอนไซม์ทำได้โดย กระบวนการที่ทำให้ยีน ไม่สามารถทำงานได้ (gene silencing) และการคัดเลือก เอายีนที่มีอยู่ออกทิ้งหรือทำให้ยีนนั้นใช้งานไม่ได้ (selective knockouts) ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ การดัดแปรเพคตินของหัวมันฝรั่ง (มี galactan ปริมาณมาก) ทำโดยการดัดแปร การแสดงออก (expressing) ของเอนไซม์ไลเอสที่สลาย rhamnogalacturonan I ซึ่งลดระดับของ arabinan และ

galactan ในหัวมันฝรั่งซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง


Apple pieces (Granny Smith)18 0.6% CaCl2 55°C 15 min

Fresh-cut Iceburg lettuce19 15 g/L calcium lactate 50°C 1 min Maintaining the crispness of the vegetable when stored at 4°C for 12 days

Fresh-cut Amarillo melon20 0.5% CaCl2 60°C 1 min Increasing calcium content

or calcium lactate or growth when stored at 5°C calcium propionate for 8 days without bitter taste

Fresh-cut cantaloupe21 2.5% CaCl2 60°C 1 min Increasing calcium content

in the tissue. No effect of soaking time on firmness after storage at 5°C for 12 days. Reducing CO

2 production

during storage

Kiwifruit slices22 1,2 or 3% CaCl2

Immersing whole kiwi fruits at 45°C 25 min in either calcium solution or in distill water showed no difference

Ready-to-eat carrots23 15g/L calcium lactate 50°C Stored at 4°C 10 days

Jalapeno pepper rings24 CaCl2

Diced and frozen red pepper 10-25 mM CaCl2 , Peppers 15-20°C 45 min

(Capsicum annum var. Sendt)25 to Impregnation solutions ratio: 1.5:1 30-60 pectinesterase units (PEU) per kg of red peppers

Sliced pear (partially ripe 1% CaCl2

Stored at 2.5°C for 7 days pears) and strawberry fruits then at 20 °C for 1 day (cvs.’Pajaro’ and ‘G-3’)26

Canned grapefruit sections27 0.3–0.4% calcium lactate Firmness increased 38% when solution or 0.5% calcium soaking in fruit juice and lactate in syrup increased 50% when soaking in syrup

Freshly cut honeydew chunks28 1.9 mM hypochlorous acid 30 sec Calcium content increased (ClO) + a 40 mM twice and reduced textural calcium propionate, calcium loss of melon flesh when amino acid chelate formulation stored at 10°C for 7 days (Ca chelate) or CaCl

2

Table 1 Conditions for textural improvement of processed fruits and vegetables reported in the literature

Sample Impregnation solutions Process and conditions Remark


463

Table 1 Conditions for textural improvement of processed fruits and vegetables reported in the literature (continues)


Clingstone non-melting peach fruits (Prunus persica L. Batsch, cv. ‘Andross)29

calcium chloride, calcium lactate, calcium propionate) 62.5 mM CaCl

2

5 min Stored at 5°C, 95% R.H. Calcium content in the peels increased 2.7 times and increased 74% in the flesh one day after soaking

Spanish strawberries (Fragaria Ananassa cv. Tudla)30

1% CaCl2

45°C with a increase in calcium content after storage at 1°C for 1 day and 18°C for 1 day

Half-inch diced tomato pericarp31

0.5% CaCl2 70°C 5 min

Firmness improved after treated tomato underwent heating at 100°C

Bok choy32 water 65°C 45 min size: 0.6 cm. x 2.5–3.75 cm

Chinese cabbage32 water 55°C 45 min size: 0.6 cm. x 2.5–3.75 cm

Cabbage32 water 65°C 15 min size: 0.6 cm. x 2.5–3.75 cm

Green bell peppers32 water 70°C 15 min size: 1 cm. x 2.5–3.75 cm

Sugar snap peas32 water 65°C 30 min

Carrots32 water 60°C 15 min size: 0.6 cm. x 2.5–3.75 cm

Broccoli32 water 60°C 15 min size: 0.6 cm. x 2.5–3.75 cm

Frozen carrots33 water 60°C 30 min or 70°C 5 min

Canned carrot34 water 170°F 20-30 min

Rehydrated dried bell peppers35

step 1: blanch in 4% CaCl2

step 2: wait 16 min step 3: blanch in 2% CaCl

2

step 1: 65°C 3 min step 3: 95°C

Pasteurized Jalapeño Pepper Rings36

8% NaCl and 0.2% CaCl2

60 min 50°C

Canned green bean37 water preheat at 60°C 45 min then blanched at 90°C 4 min followed by sterilization at 118°C 30 min in 0.25 M NaCl

Snap bean pods38

water s 1: 70°C 20 min

step 2: Cooking in boiling water for 15 min

Apple39

Syrup 52 °Brix containing 500-2000 ppm CaCl

2

0.5–8 hrs. at room temperature

size: cylinder with 1.1 cm. diameter and 1 cm long


Table 2 Conditions for textural improvement of processed fruits and vegetables by using vacuum or pressure

infiltration/impregnation techniques reported in the literature


Unripe peaches42 1% calcium vacuum infiltration at 21 kPa

Slowed down ripening at 20°C and extended shelf-life for 30% but left scars on the skin

Golden delicious apples43

4 6 or 8% CaCl

2 pressure-infiltrated

at 68.95 kPa Maintained firmness and reduced qualities loss for 50% during storage at 0°C in low O

2 atmosohere (1%)

for 6 months

Granny Smith (France) apples44

PME solution 27Ug/l for 15 min at room at emperature of 1 hr at 40°C

vacuum 0.05 bar for 2 min then maintained immersed for 5 min at atmospheric pressure

Exogenous enzyme activity was distributed homogeneously after vacuum-impregnation, while the penetration of the enzyme was limited to the superficial zone (< 2 mm depth) after soaking for 1 h.

Eggplant45

isotonic sucrose solutions containing Ca2+ lactate

vacuum impregnation: pressure 50 mbar 10 min then at atmosphere for 10 min

size : cylinder with 20 mm diameter and 30 mm long

Carrot45 vacuum impregnation: pressure 50 mbar 10 min then at atmosphere for 10 min

size : cylinder with 8 mm diameter and 10 mm long

Osmotic dehydrated apple pieces18

step 1: 0.6% CaCl2

step 2: 2% CaCl2

step 1: 55°C 15 min step 2: vacuum infiltration 9.3 kPa

The highest sugar migration and the best textural qualities

Melon46

sucrose solution (8%, 29%, 50%) containing 1000 ppm dihydrate Ca2+ chloride and heptahydrate Zn+ sulphate

step 1: at atmospheric pressure for 3, 24, 45 min step 2: vacuum infiltration P=0, 25, 50 cmHg t1=10 min, t

2=3, 24, 45 min

vacuum impregnation: pressure 0, 25, 50 cmHg 10 min then at atmospheric pressure for t

2=3, 24, 45 min

size : cylinder with 2 cm diameter and 2 cm long

Apple47

apple juice (13 °Brix) containing 1000-3000 ppm Ca2+ ascorbate or 3600- 10800 ppm Ca2+ chloride

vacuum impregnation: pressure 50 mbar for 10 min then at atmosphere for 10 min

size: 3.3 x 2.1 x 0.6 cm

Canned Majestic peachs (Prunus persica)40

PME solution from Marsh grapefruit containing 100 mg/L CaCl

2

vacuum infiltration for 1 hr Calcium content increased from 278 to 432 mg/kg Specific activity of PME in peach halves increased 20 times

Overripe ‘Cardinal’ strawberry fruit41

Ca lactate 1 or 2% vacuum infiltration More effective for fruits undergoing heat treatment than frozen and thaw fruits


465

สมบัติทางกายภาพ ในมะเขือเทศการละลายของเพคตินใน

ผนังเซลล์ของพืชที่ดัดแปรพันธุกรรม (transgenic plant)

สามารถบังคับได้โดยการควบคุมการย่อยสลายของ PME

และ endo-PG การรักษาเนื้อสัมผัสให้ได้ผลดีอาจทำได้โดย

การเอายีนของเอนไซม์ที่มีอยู่ออกทิ้งหรือทำให้ยีนนั้นใช้งาน

ไม่ได้หลายตัวในคราวเดียวโดยเฉพาะเอนไซม์ที่มีเป้าหมาย

แตกต่างกันในแต่ละองค์ประกอบของผนังเซลล์4

5. การเสริมธาตุช่วยเพิ่มความแข็งแรงระหว่างการปลูก

วิธีการในอุตสาหกรรมที่ใช้ช่วยในการรักษาเนื้อสัมผัส

นั้นอาศัยหลักการทำงานของแคลเซียมร่วมกับเอนไซม์

PME ซึ่งมีข้อจำกัดหลายด้านโดยเฉพาะการควบคุมความ

สม่ำเสมอในการแพร่กระจายของแคลเซียมในเนื้อเยื่อพืชซึ่ง

ควบคุมได้ยาก ทำให้วิธีการนี้ยังไม่มีประสิทธิภาพสมบูรณ์

นอกจากนี้ประสิทธิภาพของวิธีนี้ในผักผลไม้ที่มีลักษณะทาง

กายภาพต่างกันมีความแตกต่างกันดังนั้นจึงมีแนวคิดในการ

ใช้ธาตุอาหารเพิ่มความแข็งแรงแก่เนื้อเยื่อพืชได้แก่ซิลิคอน

และแคลเซียมเพื่อปรับปรุงเนื้อสัมผัสของผักผลไม้ตั้งแต่

ระหว่างการเพาะปลูกโดยหวังว่าจะส่งผลดีด้านเนื้อสัมผัส

ต่อเมื่อนำมาแปรรูป อีกทั้งยังเป็นวิธีที่ช่วยลดขั้นตอนในการ

ผลิตและช่วยประหยัดเวลา พลังงานและกำลังคน และยัง

ช่วยลดปริมาณสารเคมีที่ใช้ในผลิตภัณฑ์แปรรูป

ธาตุอาหารที่พบว่ามีความสำคัญต่อความแข็งแรง

หรือเนื้อสัมผัสของเนื้อเยื่อพืชนอกจากแคลเซียม ได้แก่

ซิลิคอน (Si) ซึ่งเป็นธาตุอาหารที่มีอยู่มากมายเป็นพื้นผิวโลก

แต่ไม่จัดเป็นธาตุอาหารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืช

เหมือนแคลเซียม แต่ก็มีหลักฐานมากมายที่ระบุว่าการที่พืช

ได้รับซิลิคอนมากกว่าปกติให้ผลดีต่อการเจริญ การดูดซึมธาตุอาหาร ความแข็งแรงเพิ่มขึ้น ความต้านทานต่อแมลง

ศัตรูและเชื้อรา16

มีการประยุกต์ใช้ซิลิคอนในรูปที่ละลายน้ำกับพืชหลายชนิด ซิลิคอนในรูปนี้ช่วยให้พืชดูดซิลิคอนที่ละลายน้ำนั้นขึ้นไปพร้อมกับการดูดน้ำของพืชผ่านทางท่อน้ำแล้วกระจายไปทั่วต้นพืช เมื่อน้ำระเหยออกทางผิวของพืชและผนังเซลล์แต่ซิลิก้าระเหยไม่ได้จึงสะสมในพืชมากขึ้นโดยเฉพาะในผนังเซลล์ พบว่าทำให้พืชแข็งแรงทนต่อโรค แมลง ไร เพลี้ย และหนอนมากขึ้น การมีซิลิก้าที่พืชผักมากขึ้นทำให้พืชผักเช่น ผักกาด คะน้า กวางตุ้ง ถั่วฝักยาว คื่นชาย มีความแข็งกรอบอร่อยขึ้น เก็บรอการขายได้นานขึ้น และมีรอยช้ำน้อย17

มีรายงานการศึกษาผลของการเพิ่มธาตุอาหารเพื่อเพิ่มความแข็งแรงแก่เนื้อเยื่อพืช เช่น ซิลิคอน และแคลเซียมต่อคุณภาพของเห็ดนางฟ้าบรรจุกระป๋องพบว่าเห็ดนางฟ้าที่เพาะในวัสดุเพาะที่มีการเติมยิบซั่ม (แหล่งให้แคลเซียม) ภูไมท์ (แหล่งให้ซิลิคอน) และภูไมท์ซัลเฟต (แหล่งให้แคลเซียมและซิลิคอน) จะทำให้เห็ดนางฟ้าบรรจุกระป๋องมีน้ำหนักสุทธิ (drain weight) และเนื้อสัมผัส (firmness) ดีกว่าการใช้เห็ดนางฟ้าที่เพาะในวัสดุเพาะที่ไม่มีการเติมสารดังกล่าวเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญดังแสดงใน Table 3 สำหรับเห็ดนางฟ้าถึงแม้การเติมแคลเซียมและซิลิคอนไม่ได้ส่งผลต่อการเพิ่มความแข็งแรงของผนังเส้นใยเนื่องจากแคลเซียมและซิลิคอนที่เติมลงในวัสดุเพาะไม่ได้สะสมในเนื้อเยื่อเห็ดเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับตัวอย่างควบคุม แต่แคลเซียมและซิลิคอนที่เติมลงในวัสดุเพาะช่วยกระตุ้นให้เส้นใยมีความ หนาแน่นมากขึ้นดังหลักฐานจากภาพถ่ายกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (scanning electron microscope, SEM) ที่แสดงใน Figure 1 ส่งผลต่อการอุ้มน้ำและการเพิ่มความแข็งแรงของเนื้อเยื่อ

Treatment Wt. gained (%) Firmness (kgf)

Stalks Caps

Control G10 PS30 P30

5.96±3.75a

18.15±2.59b

19.40±5.84b

21.20±4.75b

3.395±0.345a

3.977±0.534b

4.415±0.783c

4.491±0.668c

1.540±0.135a

1.802±0.200bc

1.867±0.170c

1.714±0.149b

Table 3 Percentage of weight gained and size loss and firmness (kgf) of canned mushrooms cultivated in substrates supplemented with gypsum, pumice sulfate and pumice; gypsum (10%; G10), pumice sulfate (30%; PS30) and pumice (30%; P30)48

Means followed by the same letter in the same column are not significantly different according to the Duncan test (p<0.05)


ถึงแม้จะมีการศึกษาการใช้ประโยชน์ของแคลเซียม

และซิลิคอนในพืชผักสดเท่านั้นยังไม่มีการศึกษาผลต่อ

ผลิตภัณฑ์แปรรูปชนิดอื่นอย่างกว้างขวางแต่จากผลดีที่มีต่อ

พืชผักสด วิธีการนี้จึงน่าจะช่วยปรับปรุงเนื้อสัมผัสของ

ผลิตภัณฑ์แปรรูปอื่น ๆ ได้เช่นกัน

บทสรุป

หนึ่งในปัจจัยสำคัญที่เกี่ยวข้องกับการสูญเสียเนื้อสัมผัส

ระหว่ างกระบวนการแปรรูปผลิตภัณฑ์ผักผลไม้คื อ

การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของผนังเซลล์ที่ เกิดจาก

เอนไซม์และที่ไม่ได้เกิดจากเอนไซม์ เทคนิคที่พัฒนาขึ้น

ในปัจจุบันเพื่อการถนอมเนื้อสัมผัสเกี่ยวข้องกับการลด

การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของผนังเซลล์ดังได้รวบรวมไว้

ในบทความวิชาการนี้ได้แก่ การลวกที่อุณหภูมิต่ำ การล้าง

การจุ่มหรือการซึมผ่านสารทำให้เนื้อแน่น การใช้ความดันสูง

ก่อนการแปรรูป การดัดแปรทางพันธุกรรมของโครงข่าย

พอลิเมอร์ การเสริมธาตุช่วยเพิ่มความแข็งแรงระหว่าง

การปลูก เนื่องจากผักผลไม้แต่ละชนิดมีลักษณะทางชีวภาพ

แตกต่างกัน วิธีการและสภาวะที่เหมาะสมที่ใช้เพื่อการถนอม

เนื้อสัมผัสระหว่างกระบวนการแปรรูปผลิตภัณฑ์ผักผลไม้

จึงแตกต่างกันดังตัวอย่างที่ได้รวบรวมไว้ใน Table 1 และ 2

ดังนั้นเพื่อลดการสูญเสียเนื้อสัมผัสจึงต้องมีการศึกษา

วิธีการและสภาวะที่เหมาะสมสำหรับผักผลไม้แต่ละชนิด

เป็นการจำเพาะเพื่อให้ได้วิธีการและสภาวะที่มีประสิทธิภาพ

ดีที่สุด

Figure 1 Scanning electron micrographs showing a cross section of stalks of P. Ostreatus grown on substrates non-supplemented (a) supplemented with gypsum (b) pumice sulfate (c) and pumice (d) after thermal treatment. For each sample, the image was the representative image from three different samples randomly collected from at least 10 canned mushrooms. Only mushroom caps with diameter of 7 cm and mushroom stalks with 1 cm thickness were chosen48


467

เอกสารอ้างอิง

1. ข้อมูลอุตสาหกรรมอาหาร 12 สาขา. ศูนย์อัจฉริยะเพื่อ

อุตสาหกรรมอาหาร, สถาบันอาหาร. ได้จาก: http://

fic.nfi.or.th/th/thaifood/product52-fruit.asp. January

20 2010.

2. กมล เลิศรัตน์, อรสา ดิสถาพร, สุชีลา เตชะวงศ์เสถียร

และวีระ ภาคอุทัย. รายงานการประมวลองค์ความรู้เรื่อง

ผักในประเทศไทย: สถานภาพของการผลิต การตลาด

และการวิจัย. พิมพ์ครั้งที่ 1. กรุงเทพฯ: สำนักงาน

กองทุนสนับสนุนการวิจัย; 2544.

3. Carpita N, McCann M. The cell wall: Biochemistry

and Molecular Biology of Plants. Rockvil le,

Maryland: American Society of Plant Physiologists;

2000. p. 52-108.

4. Sila DN, Duvetter T, De Roeck A, Verlent I, Smout

C, Moates GK, Hills BP, Waldron KK, Hendrickx M,

van Loey A. Texture changes of processed fruits

and vegetables: potential use of high pressure

processing. Trends Food Sci Tech. 2008;19:

309-319.

5. Vu T, Smout C, Sila D, Ly Nguyen B, Van Loey

A., Hendrickx M. Effect of preheating on thermal

degradation kinetics of carrot texture. Innov Food

Sci Emerg. 2004;5:37-44.

6. Hoogzand C, Doesburg JJ. Effect of blanching on

texture and pectin of canned cauliflower. Food

Technol-Chicago. 1961;15;160-163.

7. Howard L, Burma P, Wagner A. Firmness and cell

wall characteristics of Jalapeno pepper rings as

affected by calcium chloride and acetic acid.

J Food Sci. 1994;59;1184-1186.

8. Martı´n-Dianaa AB, Ricoa D, Frı´asa JM, Baratb

JM, Henehana GTM, Barry-Ryana C. Calcium for

extending the shelf life of fresh whole and minimally

processed fruits and vegetables: a review. Trends

Food Sci Tech. 2007;18;210-218.

9. Duvetter T, Fraeye I, Van Hoang T, Van

Buggenhout S, Verlent I, Smout C. Effect of

pectinmethylesterase infusion methods and

processing techniques on strawberry firmness. J

Food Sci. 2005;70(6);S383-S388.

10. Baker RA, Wicker L. Current and potential

applications of enzyme infusion in the food industry.

Trends Food Sci Tech. 1996;7:279-284.

11. Gormley TR, Walshe PE. Shrinkage in canned

mushrooms treated with xanthan gum as a

preblanch soak treatment. J Food Technol. 1986;

21:67-74.

12. Matringe E, Chatellier J, Saurel R. Improvement of

processed fruit and vegetable texture by using a

new technology ‘‘vacuum infusion’’. In Toldrá F,

Ramón D, Navarro JL, editors. Proceedings of the

international congress ‘‘Improved traditional foods

for the next century’’; 1999 Oct 28-29; Valencia,

Spain; 1999. p. 164-167.

13. Sila DN, Smout C, Vu TS, Hendrickx, M. Effects of

high-pressure pretreatment and calcium soaking

on the texture degradation kinetics of carrots during

thermal processing. J Food Sci. 2004;69(5):

205-211.

14. Sila DN, Smout C, Vu ST, Van Loey A, Hendrickx

M. Influence of pretreatment conditions on the

texture and cell wall components of carrots during

thermal processing. J Food Sci. 2005;70(2);

E85-E91.

15. Oey I, Lille M, Van Loey A, Hendrickx M. Effect of

high pressure processing on colour, texture and

flavour of fruit and vegetable-based food products:

a review. Trends Food Sci Tech. 2008;19;320-328.

16. ถนิมนันต์ เจนอักษร. สารละลายซิลิคอน: บทบาทในด้าน

การป้องกันกำจัดโรคพืช. วารสารเกษตรพระจอมเกล้า

2538;13(3): 56-62


17. ดีพร้อม ไชยวงศ์เกียรติ. พืชผักปลอดสารพิษด้วยภูไมท์.

พิมพ์ครั้งที่ 1. กรุงเทพฯ: ชมรมถ่ายทอดเทคโนโลยี

การเกษตร; 2541

18. del Valle JM, Aranguiz V, Leon H. Effects of

blanching and calcium infiltration on PPO activity,

texture, microstructure and kinetics of osmotic

dehydration of apple tissue. Food Res Int. 1998;

31(8):557-569.

19. Martin-Diana AB, Rico D, Frias J, Henehan GTM,

Mulcahy J, Barat JM, Barry-Ryan C.

Effect of calcium lactate and heat-shock on texture in

fresh-cut lettuce during storage.

J Food Eng. 2006;77:1069–1077.

20. Aguayo E, Escalona VH, Artes F. Effect of hot

water treatment and various calcium salts on

quality of fresh-cut ‘Amarillo’ melon. Postharvest

Biol Tec. 2008;47:397–406.

21. Luna-Guzman I, Cantwell M, Barrett DM. Fresh-cut

cantaloupe: effects of CaCl2 dips and heat

treatments on firmness and metabolic activity.

Postharvest Biol Tec. 1999;17:201–213.

22. Beirao-da-Costa S, Cardoso A, Martins LL, Empis

J, Moldao-Martins M. The effect of calcium dips

combined with mild heating of whole kiwifruit for

fruit slices quality maintenance. Food Chem. 2008;

108:191–197.

23. Rico D, Martin-Diana AB, Frias JM, Barat JM,

Henehan GTM, Barry-Ryan C. Improvement in

texture using calcium lactate and heat-shock

treatments for stored ready-to-eat carrots. J Food

Eng. 2007;79:1196–1206.

24. Howard L, Burma P, Wagner A. Firmness and cell

wall characteristics of Jalapeno pepper rings as

affected by calcium chloride and acetic acid. J

Food Sci. 1994;59:1184–1186.

25. Jensen M, Petersen BR, Adler-Nissen J. Enzymatic

firming of processed red pepper by means of

exogenous pectinesterase. Food Biotechnol. 2004;

18(2):217-227.

26. Rosen JC, Kader AA. Postharvest physiology and

quality maintenance of sliced pear and strawberry

fruits. J Food Sci. 1989;54(3):656–659.

27. Baker RA. Firmness of canned grapefruit sections

improved with calcium lactate. J Food Sci. 1993;

58(5):1107–1110.

28. Saftner RA, Bai J, Abbott JA, Lee YS. Sanitary dips

with calcium propionate, calcium chloride, or a

calcium amino acid chelate maintain quality and

shelf stability of fresh-cut honeydew chunks.

Postharvest Biol Tec. 2003;29:257-269.

29. Manganaris GA, Vasilakakis M, Diamantidis G,

Mignani I. The effect of postharvest calcium

application on tissue calcium concentration, quality

attributes, incidence of flesh browning and cell wall

physicochemical aspects of peach fruits. Food

Chem. 2007;100:1385–1392.

30. Garcia JM, Herrera S, Moril la A. Effects of

postharvest dips in calcium chloride on strawberry.

J. Agric Food Chem. 1996;44:30-33.

31. Anthon GE, Blot L, Barrett DM. Improved firmness

in calcif ied diced tomatoes by temperature

activation of pectin methylesterase. J Food Sci.

2005;70(5):C342-C347.

32. Ni L, Lin D, Barrett DM. Pectin methylesterase

catalyzed firming effects on low temperature

blanched vegetables. J Food Eng. 2005;70:546–

556.

33. Fuchigami M, Miyazaki K, Hyakumoto N. Frozen

carrots texture and pectic compotients as affected

by low-temperature-blanching and quick freezing. J

Food Sci. 1995;60(1):132–136.

34. Lee CY, Bourne MC, Van Buren JP. Effect of

blanching treatments on the firmness of carrots. J

Food Sci. 1979;44(2):615–616.

35. Domínguez R, Quintero-Ramos A, Bourne M, Bar

nard J, Talamás-Abbud R, Jiménez-Castro J,

Anzaldúa-Morales A. Texture of rehydrated dried

bell peppers modified by low-temperature blanching


469

and calcium addition International. J Food Sci Tech

Mys. 2001;36(5):523–527.

36. Howard LR, Burma P, Wagner AB. Firmness and

cell wall characteristics of pasteurized Jalapeño

pepper rings as affected by preheating and storage.

J Food Sci. 1997;62(1):89–92.

37. Stolle-Smits T, Beekhuizen JG, Recourt K, Voragen

AGJ, van Dijk C. Preheating effects on the textural

strength of canned green beans. 1. Cell wall

chemistry. J. Agric Food Chem. 2000;48:5269-

5277.

38. Chang C, Liao H, Wub T. Relationships between

the textural changes and the contents of calcium,

magnesium ions, and non-freezing water in the

alcohol-insoluble solids of snap bein pods during

cooking processes. Food Chem. 1996;55(1):49-53.

39. Monsalve-Gonzalez A, Barbosa-Canovas GV,

Cavalieri RP. Mass transfer and textural changes

during processing of apples by combined methods.

J Food Sci. 1993;58(5):1118–1124.

40. Javeri H, Toledo R, Wicker L. Vacuum infusion of

citrus pectinmethylesterase and calcium effects

on firmness of peaches. J Food Sci. 1991;56(3):

739-742.

41. Main GL, Morris JR, Wehunt EJ. Effect of

preprocessing treatments on the firmness and

quality characteristics of whole and sliced

strawberries after freezing and thermal processing.

J Food Sci. 1986;51(2):391–394.

42. Wills RBH, Mahendra MS. Effect of postharvest

application of calcium on ripening of peach. Aust

J Exp Agr. 1989;29(5):751–753.

43. Conway WS, Sams CE. Possible mechanisms by

which postharvest calcium treatment reduces decay

in apples. Phytopathology. 1984;74:208-210.

44. Guillemin A, Degraeve P, Guillon F, Lahaye M,

Saurel R. Incorporation of pectinmethylesterase

in apple tissue either by soaking or by vacuum-

impregnation. Enzyme Microb Tech. 2006;38:

610–616.

45. Gras ML, Vidal D, Betoret N, Chiralt A, Fito P.

Calcium fortification of vegetables by vacuum

impregnation interactions with cellular matrix. J

Food Eng. 2003;56:279–284.

46. Tapia MS, Schulz E, Gomez V, Lopez-Malo A,

Welti-Chanes J. A new approach to vacuum

impregnation and functional foods: Melon

impregnated with calcium and zinc. In IFT Annual

Meeting Book of Abstracts; 2003 July 12–16;

Chicago, IL, USA. Chicago, IL: Institute of Food

Technologists; 2003. p.158 (Abstract no. 60D-2).

47. Baltasar-Ferna´ndez H, Astorga-Solari ER, Lo

pez-Malo A, Palou E, Welti-Chanes J. Enrichment

of apple pieces with ascorbic acid and calcium

throughout vacuum impregnation with calcium

ascorbate. In IFT annual meeting book of abstracts;

2003 July 12–16; Chicago, IL, USA. Chicago, IL:

Institute of Food Technologist; 2003. p. 258–259

(Abstract no.104B-13).

48. ทิพวรรณ ทองสุข, รังสิยา เขียวบ้านยาง, ธีรพร กงบังเกิด.

รายงานวิจัยเรื่อง การปรับปรุงเนื้อสัมผัสของผลิตภัณฑ์

ผักผลไม้แปรรูปโดยซิลิคอนและแคลเซียม: กรณีศึกษา

ในเห็ดแปรรูป. สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.

2553.

บทความทางวิชาการ...

Documents