ทำความรู้จักปฎิกิริยาเคมีบนโต๊ะอาหาร (ตอนที่ 2)

ในตอนที่แล้ว เราได้พาไปรู้จักเคมีอาหารที่อยู่ใน อาหารอีสานยอดฮิตอย่าง “ลาบหมู” กันไปแล้ว จะเห็นได้ว่า ไม่ว่าจะเป็นการที่ มะนาวทำให้หมูสับนุ่ม หรือความหอมจากการคั่วข้าวคั่ว ล้วนเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาทางเคมีทั้งสิ้น ในบทความนี้ เราจะพาไปรู้จักกับเคมีในอาหารอะไรอีกบ้าง? มาดูกันเลย…

เคมีอินทรีย์ของการดับกลิ่นคาวปลา

ปลา เป็นวัตถุดิบหลักที่อยู่คู่ครัวเรือนมาช้านาน ด้วยเนื้อสัมผัสของเนื้อปลาที่มีความหลากหลาย และคุณประโยชน์ทางโภชนาการของปลา โดยเฉพาะปลาทะเลน้ำลึกจะมีโอเมก้า 3 ที่ช่วยบำรุงสมอง แต่ปัญหาที่สำคัญของปลาคือการจัดการกับกลิ่นคาวอันไม่พึงประสงค์ของปลา โดยเฉพาะปลาทะเลที่มีกลิ่นคาวมากกว่าปลาน้ำจืด

ต้นตอของกลิ่นคาวอันไม่พึงประสงค์นี้เกิดจากสารประกอบอะมีนที่พบได้ในสัตว์ทะเลที่ชื่อว่า ไตรเมทิลามีน (Trimethylamine) หรือ TMA โดยสารประกอบอะมีนนี้เกิดขึ้นจากการสลายตัวของโปรตีน ไตรเมทิลามีน เอ็น-ออกไซด์ (Trimethylamine N-oxide) หรือ TMAO ที่สัมผัสกับอากาศ ซึ่งหน้าที่ของ TMAO ในปลาคือ ช่วยควบคุมสมดุลน้ำในเซลล์ของปลาที่อาศัยในน้ำทะเล และเรายังใช้ปริมาณ TMAO และ TMA เพื่อบ่งชี้ความสดของอาหารทะเลอีกด้วย

ปฎิกิริยาที่เกี่ยวข้องของการดับกลิ่นคาวปลา คือ ปฎิกิริยาความเป็นเบสของอะมีน เนื่องจาก TMA เป็นสารประกอบอะมีนที่มีขั้ว ซึ่งมีสูตรทางเคมีคือ N(CH3)3 อะมีนจะแสดงความเป็นเบส (basicity) ได้เพราะไนโตรเจนซึ่งมีอิเล็กตรอนคู่อิสระที่สามารถรับโปรตอนจากกรดได้ ความแรงของเบสในอะมีนขึ้นอยู่กับหมู่คาร์บอนที่ให้อิเล็กตรอนกับไนโตรเจน ทำให้ยิ่งถ้ามีหมู่คาร์บอนมาก ความหนาแน่นของอิเล็กตรอนของไนโตรเจนก็จะมากขึ้น ทำให้อะมีนแสดงความเป็นเบสมากขึ้น โดย TMA จัดเป็นอะมีนที่ความเป็นเบสที่รุนแรงมาก เนื่องจาก N จับกับไฮโดรคาร์บอน (CH3) เต็มทั้ง 3 แขนที่จับได้

เมื่ออะมีนทำปฎิกิริยากับกรดจะเกิดปฎิกิริยาที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับชนิดของอะมีนและกรดที่มาทำปฎิกิริยา ดังนี้

1. หากกรดที่ทำปฎิกิริยาเป็นกรด HX จะได้เกลือแอมโมเนียม (Ammonium salt) เป็นผลิตภัณฑ์ของปฎิกิริยา

2. หากกรดที่ทำปฎิกิริยาเป็นกรดคาร์บอกซิลิก และอะมีนเป็นชนิด 1 ํ amine หรือ 2 ํ amine ที่มีหมู่คาร์บอน 1-2 หมู่จับกับไนโตรเจน จะเกิดปฎิกิริยาการสร้างเอไมด์ ซึ่งจะได้เอไมด์ (R-CO-NH2) และแอลกอฮอล์ (R-OH)

3. หากกรดที่ทำปฎิกิริยาเป็นกรดคาร์บอกซิลิก และอะมีนเป็นชนิด 3 ํ amine เนื่องจากไนโตรเจนของอะมีนไม่มี H ที่จะทำปฎิกิริยากับกรดคาร์บอกซิลิก จะได้เกลือแอมโมเนียม เป็นผลิตภัณฑ์ของปฎิกิริยา

ในกรณีของปลาทะเลเนื่องจาก TMA เป็นอะมีนประเภท 3 ํ amine เมื่อทำปฎิกิริยากับกรดมะนาวจะได้เกลือแอมโมเนียม ทำให้การสะสมของ TMA ในเนื้อปลาลดลง กลิ่นคาวจึงลดลง

สาร TMA นอกจากพบในสัตว์ทะเลแล้ว ยังพบได้ในลำไส้ของมนุษย์ เนื่องจากการสังเคราะห์ของแบคทีเรีย และพบได้ในเนื้อแดงชนิดต่าง ๆ โดย TMA ถือเป็นสารพิษต่อร่างกาย ซึ่งจะถูกกำจัดโดยตับด้วยเอ็มไซม์ flavin-containing monooxygenase 3 (FMO3) ที่จะแปลงกลับเป็น TMAO และถูกขับออกทางปัสสาวะและเหงื่อ ในบางคนอาจพบการบกพร่องของเอ็มไซม์ทำให้ไม่สามารถกำจัด TMA ได้ จะมีสารหลงเหลือตกค้างในปัสสาวะและเหงื่อ ทำให้ปัสสาวะและกลิ่นตัวมีกลิ่นคาวปลา

เคมีในของหวาน : สารก่อเจล วุ้นและเจลาติน

วุ้นเป็นของหวานวัยเด็กที่ใครหลาย ๆ คนชื่นชอบ ทั้งรูปร่างของวุ้นที่มีความหลากหลาย ขึ้นอยู่กับแม่แบบที่ใช้ ไม่ว่าจะเป็นรูปดอกไม้ หรือรูปสัตว์ นอกจากนี้วุ้นยังถูกใช้เป็นองค์ประกอบของขนมไทยหลายชนิด ไม่ว่าจะเป็น ลูกชุบ วุ้นกะทิ หรือชนิดขนมไทยอีกมากมาย ซึ่งยากจะกล่าวหมด

สารก่อเจล คือ สารไฮโดรคอลลอยด์ที่สามารถจับกับน้ำได้ ให้สารละลายที่มีความข้นหนืด และจะเปลี่ยนเป็นเจลเมื่อเริ่มเย็นตัวลง โดยอุตสาหกรรมอาหาร ได้นำสารก่อเจลมาใช้เพื่อเพิ่มความข้นหนืด ความยืดหยุ่น และการคงรูปของผลิตภัณฑ์ ส่วนอุตสาหกรรมยา นำเจลาตินมาใช้เพื่อทำแคปซูลสำหรับใส่ยา นอกจากนี้ยังมีการนำวุ้นมาใช้ในปฎิบัติการเคมีและจุลชีววิทยาอีกด้วย สารก่อเจลส่วนใหญ่เป็นไบโอพอลิเมอร์ที่ได้จากธรรมชาติ แบ่งออกเป็น 2 กลุ่มคือ กลุ่มพอลิแซ็กคาไรด์ เช่น วุ้น แป้งมันสำปะหลัง แป้งถั่วเขียว และกลุ่มโปรตีน เช่น เจลาติน

วุ้น (Agar) คือ พอลิแซ็กคาไรด์ที่สกัดจากสาหร่ายสีแดง ในไฟลัม Rhodophyta ซึ่งสาหร่ายสีแดงที่นำมาสกัดส่วนใหญ่อยู่ในสกุล Gracilaria spp. ที่พบมากบริเวณชายฝั่งญี่ปุ่น เม็กซิโก โปรตุเกส และเดนมาร์ก ส่วนสาหร่ายสีแดงที่พบได้ในไทยคือ สาหร่ายผมนาง (Gracilaria fisheri ) พบมากในอ่าวปัตตานี และทะเลสาบสงขลา

• อากาโรส คือสายพอลิเมอร์สายยาวของน้ำตาลกาแลคโตส ที่ประกอบไปด้วยน้ำตาลโมเลกุลคู่อากาโรไบโอส (agarobiose) อากาโรสค่อนข้างมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า หรือมีประจุน้อยมากจึงถูกเรียกว่า non-ionic polysaccharide

• อากาโรเพคติน มีโครงสร้างคล้ายอากาโรส แต่มีความซับซ้อนมากกว่า เนื่องจากบางโมเลกุลมีอนุมูลซัลเฟตเกาะอยู่ ทำให้อากาโรเพคตินมีความเป็นประจุ ที่เรียกว่า charged agarose

กลไกการเกิดวุ้นเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 95-100 องศาเซลเซียส โมเลกุลของอากาโรสจะลอยเป็น random coil ซึ่งในระยะนี้โมเลกุลจะอยู่กันอย่างไร้ระเบียบ เมื่ออุณหภูมิลดลง โมเลกุลจะพันเกลียวเป็นเกลียวคู่ เมื่ออุณหภูมิลดลงไปถึงจุดหนึ่งโมเลกุลปลายสายของเกลียวคู่จะสร้างพันธะไฮโดรเจนที่จุด junction zone เมื่อโมเลกุลรวมตัวกันมากขึ้นจะเกิดการแข็งตัวเป็นเนื้อเจลมากขึ้น เกิดโครงสร้างร่างแห ซึ่งถ้าหากให้อุณหภูมิสูงอีกโครงสร้างร่างแหจะคายตัวและกลายเป็นสารละลายอีกครั้ง ทำให้เราเรียกวุ้นว่าเป็น Thermoreversible gel วุ้นมีข้อเสียคือ เปราะและแตกหักได้ง่าย ซึ่งสามารถแก้ได้โดยผสมสารไฮโดรคอลลอยด์เข้าไปเพื่อให้เนื้อสัมผัสของวุ้นดีขึ้น

เจลาติน (Gelatin)ก็เป็นสารไฮโดรคอลลอยด์ที่เกิดจากโปรตีน ซึ่งสกัดได้จากเนื้อเยื่อผิวหนัง เส้นเอ็น และกระดูก โดยการใช้กรด-เบส หรือความร้อนเพื่อการสกัดเอาเจลาติน จะเห็นว่าเมื่อเราซื้อน้ำซุปกระดูกหมู ต้มแซ่บตีนไก่ หรือข้าวขาหมูมาแช่ตู้เย็นข้ามคืน จะมีแผ่นฟิลม์คล้ายเยลลี่เกาะบนผิวหน้าของอาหาร เนื่องจากเจลาตินในกระดูกถูกสกัดออกมาด้วยความร้อนเกิดเป็นคอลลอยด์ในน้ำซุปนั่นเอง

เจลาตินแบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ ชนิดเอ และชนิดบี โดยแบ่งตามวิธีการสกัดเจลาติน หากใช้กรดในการสกัดจะทำให้เจลาตินที่มีไอโซอิเล็กทริกอยู่ในช่วง 7 ถึง 9 เรียกชนิดเอ ซึ่งมีค่าความแข็งของเจล (Bloom strength) อยู่ที่ 50-300 กรัม ตัวอย่างเช่น หนังและกระดูกหมู ถ้าหากใช้เบสในการสกัดจะได้เจลาตินที่มีไอโซอิเล็กทริกอยู่ในช่วง 4 ถึง 5 เรียกชนิดบี ซึ่งมีค่าความแข็งของเจลที่ 50-200 กรัม ตัวอย่างเช่น หนังและกระดูกของวัว

เจลาตินประกอบไปด้วยกรดอะมิโนหลายชนิดเรียงต่อกันเป็นสายยาวเชื่อมด้วยพันธะเพปไทด์ เราพบไกลซีนมากที่สุดถึง 33% ของกรดอะมิโนทั้งหมด โพรลีน 12% และไฮดรอดซิลโพรลีน 11% ซึ่งความแข็งแรงของเจลาตินขึ้นอยู่กับปริมาณของโพรลีนและไฮดรอดซิลโพรลีน ยิ่งมีมากเจลาตินยิ่งมีโอกาสสูญเสียสภาพในอุณหภูมิต่ำได้ยาก

เคมีคือสิ่งรอบตัว เคมีบนโต๊ะอาหารเป็นเพียงแขนงหนึ่งของวิชาเคมี ที่แสดงให้เห็นว่าเคมีไม่ใช่เรื่องไกลตัว แต่เป็นเรื่องใกล้ตัวมากกว่าที่เราคิด อากาศรอบตัวเรา น้ำดื่มที่เราดื่มทุกวัน ล้วนเกี่ยวข้องกับเคมีทั้งสิ้น สารเคมีที่อยู่รอบตัวเรา มีทั้งให้คุณ และ ให้โทษ การเข้าใจองค์ประกอบ คุณสมบัติ และปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจากสารเคมีรอบตัว ช่วยให้เราสามารถเข้าใจ ใช้ประโยชน์ และการป้องกันอันตรายที่อาจเกิดจากสารเคมีรอบๆตัวเราได้ และยังสนุกไปกับมันด้วย

พีรวุฒิ บุญสัตย์ (ป่าน The Principia)