สรุปการบรรยาย “Cutting Edge Technology 2 : Functional Ingredient Production”
เรื่อง : การเข้าใจการปรับสมดุลย์เอ็นแคปซูเลทน้ำมันสุขภาพในผงสเปรย์ดราย
(Tweaking the physical properties of spray-dried encapsulated bioactive oil emulsion – understand what we do)

ที่ผ่านมาเราได้ทำความรู้จักกับเทคโนโลยีการอบแห้งขั้นสูง รวมไปถึงการใช้คลื่นไมโครเวฟในการอบแห้ง กันไปแล้ว ในหัวข้อสุดท้ายของการบรรยายเราจะไปทำความเข้าใจกันในเรื่องของ “การปรับสมดุลย์เอ็นแคปซูเลทน้ำมันสุขภาพในผงสเปรย์ดราย” โดย ศ.ดร. ภาวิณี ชินะโชติ นายกสมาคมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทางอาหารแห่งประเทศไทย (FoSTAT) เนื้อหาจะมีเรื่องอะไรบ้าง ตามไปอ่านกันได้เลย

ดร. ภาวิณี เริ่มต้นด้วยการบอกเล่าถึงที่มาของโครงการนี้ โดยตนเองนั้นเคยทำงานเป็นนักวิจัยในกลุ่มอาหารทหารของทางอเมริกาและได้มีโอกาสเข้าไปดูแลในเรื่องนม ที่มีปัญหาเรื่องของการขนส่ง จึงได้เลือกวิธีการทำผง Spray dried มาใช้เพื่อให้ง่ายในการขนส่ง แต่การใช้วิธีนี้ล้วนๆจะมีปัญหาเรื่องออกซิเดชัน จึงได้แก้ไขโดยการดึงเอาไขมันออกจากนม ให้เหลือเพียงโปรตีนและใช้น้ำมันปาล์มหรือน้ำมันมะพร้าว มาทำ emulsion จากนั้นก็นำไป Spray dried และส่งไปให้กับทหารหน่วยต่างๆ จึงเป็นที่มาของโครงการดังกล่าว สำหรับอุตสาหกรรมอาหารในปัจจุบันเราจะพบว่าโรงงานนิยมใช้อาหารที่เป็นผงในกระบวนการผลิตเนื่องจากง่ายต่อการดูแลและจัดการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในส่วนของ functional ingredients ที่ส่วนใหญ่จะเป็น hydrophobic โดยสารต้านอนุมูลอิสระ มักจะละลายได้ในไขมัน ดังนั้นจะทำให้เป็นผงได้จึงจะต้องนำ ไขมัน มาทำให้เป็น emulsion ก่อนแล้วจึงนำไป Spray dried ให้เกิดเป็นผง โดยในผงนี้มันได้ถูก encapsulated ซึ่งจะเป็นยังไง เดี๋ยวเราจะได้คุยกัน

แต่ก่อนที่จะไปสู่เรื่องของการ encapsulated เราจะมาทำความเข้าใจเกี่ยวกับกลไกลของออโตออกซิเดชันกัน โดยไขมันนั้นมักจะมีลักษณะพิเศษคือจะมี double bonds ที่เป็นตัวทำให้เกิดอนุมูลอิสระแต่เมื่อมันถูกออกซิเจนก็จะเกิดปฏิกิริยาทำให้เกิดเป็นออกซิเดชันหรือเป็นกลิ่นเหม็นหืนขึ้นมา ดังนั้นหากมีการจัดการในขั้นแรกก่อนที่จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันได้ก็จะไม่เกิดปัญหาตามมา ดังนั้นเมื่อเราจะต้องทำผลิตภัณฑ์เพื่อไปเทียบกับผลิตภัณฑ์ที่คงทนมากๆ เช่น น้ำมันมะพร้าวและน้ำมันปาล์ม ที่ไม่จำเป็นต้องใส่สารต้านอนุมูลอิสระ เก็บไว้ที่อุณหภูมิ 100 องศาก็สามารถอยู่ได้ถึง 200 ชั่วโมง ขณะเดียวกับหากเราเอาไขมันจากนมไปอยู่โดยไม่ใส่สารต้านอนุมูลอิสระจะอยู่ได้เพียง 33 ชั่วโมงเท่านั้น แต่ถ้าเกิดเราลองใส่สารต้านอนุมูลอิสระบางชนิดเข้าไปก็จะสามารถดึงความเสถียรให้เท่ากับพวกน้ำมันมะพร้าวและน้ำมันปาล์มได้ จากนั้นจึงได้ศึกษาเพิ่มเติมในเรื่องของ Peroxide ก็พบว่าสารต้านอนุมูลอิสระจะช่วยให้เกิดความคงตัวได้ดีขึ้น เมื่อลองมาดูในส่วนของ Omega3 ที่มีคุณสมบัติดีต่อสุขภาพนั้น มันเป็นไขมันที่มี double bonds จำนวนมากที่สุด เมื่อเกิดการออกซิเดชันก็จะเกิดผลที่แตกต่างกันซึ่งเป็นสิ่งที่ผู้บริโภคไม่ชอบ ดังนั้นหากเราจะเอาไขมันพวกนี้ไปใส่ในผลิตภัณฑ์ในเชิงผงเพื่อประโยชน์ด้านสุขภาพ จึงต้องมาดูว่าเราจะใส่มันเข้าไปอย่างไรได้บ้าง ถ้าเราดูในระบบที่มีไขมันเป็นหลักจะพบว่ามันมี 2 รูปแบบคือ แบบที่มีไขมันเป็นหลักโดยจะมีคาร์โบไฮเดรตและโปรตีนเป็นก้อนเล็กอยู่ข้างในและไขมันคลุมอยู่ภายนอก กับแบบที่ไขมันเป็นก้อนเล็กๆอยู่ด้านในและถูกคลุมด้วยน้ำ คาร์โบไฮเดรตและโปรตีน ทั้ง 2 แบบนี้มีคุณสมบัติที่แตกต่างกัน โดยในการจะทำเป็นผงนั้นไขมันจะอยู่ในลักษณะเม็ดเล็กๆที่ถูกปกคลุมด้วยน้ำ โปรตีนและคาร์โบไฮเดรต ดังนั้นเราจะต้องทำ emulsion และนำไปเข้าเครื่อง Spray dried เราก็จะได้ ผง Spray dried ที่มี emulsion ที่แห้งแล้วอยู่ด้านใน และเมื่อเปรียบเทียบว่าตัว encapsulated ที่ทำนั้นดีหรือไม่ดีจะดูได้จากตัว Encapsulated lipids ที่เป็นเม็ดไขมันอยู่ในเม็ดผงยังคงที่อยู่ ขณะที่ตัวไขมันรอบนอก (surface lipids) หายไป ก็แสดงว่าเราสามารถเก็บไขมันไว้ในเม็ดผงข้างได้อย่างดีโดยไม่ถูกออกซิเดชัน ดังนั้นกระบวนการ encapsulated ที่ได้ศึกษามานั้นเริ่มจากการเอาผงที่ได้มาไปแยกเอาไขมันที่อยู่รอบนอกออกก่อน แล้วดูว่าแบบไหนที่จะถูกออกซิเดชันได้มากกว่ากัน โดยพบว่าในแบบของ surface fat จะถูกออกซิเดนได้ไวมากกว่าผงที่ผ่านการ encapsulated มาก จึงพบว่า คุณสมบัติทางกายภาพของผง emulsion มีบทบาทที่สำคัญต่อปฏิกิริยาเคมี , การทำ emulsion ได้เพิ่มพื้นผิวของไขมันทำให้ออกซิเจนเข้าถึงไขมันได้ง่ายขึ้น ดั้งนั้นการทำ encapsulation จึงเป็นปัจจัย เร่ง มากกว่าปัจจัยรั้ง ออกซิเดชัน , การทำ encapsulation เป็นการทำเพื่อให้ได้กำแพงกั้นไม่ให้ออกซิเจนจากอากาศเข้าถึงไขมันและไม่ให้กลิ่นออกไป

ในการศึกษาโดยเอาไขมันจากปลาแมนเฮเดนที่ไม่ได้ใส่สารต้านอนุมูลอิสระเข้าไปทดสอบ Peroxide พบว่าหลัง Spray dried นั้นค่า Peroxide อยู่ที่ 4.5 ซึ่งโดยทั่วไปแล้วโรงงานจะรับน้ำมันปลาที่มีค่า Peroxide อยู่ที่ประมาณ 1-2 เท่านั้น ดังนั้นน้ำมันปลาที่นำมา encapsulated ต้องเริ่มจากการปรับไขมันปลาดีมาก่อนโดยมี Peroxide ประมาณ 1-2 และต้องมีความเข้าใจเกี่ยวกับสิ่งที่จะดำเนินการ ในกระบวนการ Spray dried ควรจะทำที่ water activity 0.3-0.4 ซึ่งจะมีออกซิเดชันต่ำสุด

อย่างไรก็ตามในส่วนของเม็ดไขมันที่ใช้นั้น จะต้องมีผิวที่เสถียรโดยเราจะสามารถวัดได้โดย การเลือกสารที่จะมา Emulsifier , ตัว Emulsion Droplet size และตัวความหนืด เป็นสิ่งสำคัญมากในการทำ Emulsion อย่างไรก็ตามก่อนที่จะนำไขมันไป Spray dried จำเป็นต้องมีการทดสอบความเสถียรของไขมัน ว่า มีไขมันลอยตัวขึ้นมาหรือไม่ , มีการตกตะกอนหรือไม่ , มีการเกาะตัวกันหรือไม่ หรือมีการเกาะกันเป็นหมวดใหม่หรือไม่ เวลาที่ encapsulated จะต้องทำด้วยสารอื่นๆที่เป็นคาร์โบไฮเดรตที่ไม่ใช่ไขมัน โดยการใส่ความหนืดเข้าไปจะช่วยทำให้เกิดการแยกตัวช้าลง โดยแต่ละชนิดจะให้ค่า Creaming index ที่แตกต่างกัน การทำผง Spray dried นั้นจะทำให้เราได้กำแพงที่ป้องกันน้ำและออกซิเจนที่จะเข้าไปสู่ไขมัน อย่างไรก็ตามในการจะทำผง Spray dried เราจำเป็นต้องคำนึงว่าจะใส่ไขมันลงไปในผงเป็นปริมาณเท่าไหร่ หากใส่เข้าไปไม่มากตัว Surface fat ก็จะมีน้อย ดังนั้นแล้วการทำ encapsulation ที่มีประสิทธิภาพนั้นขึ้นอยู่การชนิดของสารที่ใส่ลงไปเพื่อสร้างกำแพง รวมไปถึงขนาดของ Droplet size ที่หากมีขนาดเล็กจะช่วยให้มีเสถียรภาพและประสิทธิภาพเพิ่มมากขึ้น รวมไปถึงอุณหภูมิในการทำ Spray dried ที่เป็นอีกส่วนหนึ่งที่สำคัญเช่นกัน

ท้ายที่สุดดร.ภาวิณี กล่าวว่า ความเข้าใจเรื่องของการสมดุล encapsulated ที่กล่าวมานั้นอาจจะเป็นจุดเริ่มต้นของ ไทยแลนด์ 4.0 เลยก็ว่าได้ โดยเป็นการนำเทคโนโลยีที่มีอยู่แล้วนั้นมาใช้ให้เกิดคุณค่าใหม่โดยใช้ความรู้และความเข้าใจเข้ามาสร้าง สำหรับผู้ประกอบการท่านไหนที่สนใจก็สามารถสอบถามหรือติดต่อเพื่อขอคำแนะนำได้ที่สมาคมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีทางอาหารแห่งประเทศไทย (FoSTAT) อาจารย์พร้อมให้ความช่วยเหลือแก่ทุกท่าน