ผลิตภัณฑ์อาหารสุขภาพ Functional Foods ผศ.ดร.ปิยะดา อาชายุทธการ วิชาเทคโนโลยีชีวภาพ 2 (BTE2113) ภาคเรียนที่ 1/2559 สาขาวิชาเทคโนโลยีชีวภาพ คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏสวนสุนันทา

ผลิตภัณฑ์อาหารสุขภาพ ปัจจุบันนี้คนไทยยังประสบปัญหาเกี่ยวกับภาวะโภชนาการอยู่มาก ขาดความความรู้ทางโภชนาการ ขาดสารอาหาร เช่น โปรตีน เกลือแร่ต่างๆที่จำเป็น ได้แก่ แคลเซียม เหล็ก ไอโอดีน ภาวะโภชนาการที่เกินดุลโดยได้รับสารอาหาร พวกแป้ง โปรตีน และไขมัน โรคอ้วน โรคเบาหวาน โรคความดันโลหิตสูง และโรคหัวใจขาดเลือด กระทบต่อเศรษฐกิจของประเทศชาติที่ใช้ในการรักษาผู้ป่วยจากภาวะโภชนาการ เกินดุล

สภาวะสมดุลและปราศจากโรคภัยไข้เจ็บ อาหารดีมีโภชนาการ ได้แก่ การบริโภคอาหารให้ครบ 5 หมู่ อากาศดีไม่มีมลภาวะ อารมณ์ดีไม่มีความเครียด อนามัยดีไม่มีโรค

ผลิตภัณฑ์อาหารเสริมเพื่อสุขภาพ Functional Foods Neutraceuticals Pharma Foods Designer Foods Dietary Supplement Products

Functional Foods 2) ปรับปรุงระบบและสภาพการทำงานของร่างกาย เป็นผลิตภัณฑ์อาหารที่เมื่อบริโภคเข้าสู่ร่างกายแล้วจะสามารถทำหน้าที่อื่นให้กับร่างกาย นอกเหนือจากในเรื่องของรสสัมผัส (Sensory Function) การให้คุณค่าทางอาหารที่จำเป็นแก่ร่างกาย (Nutritive Function) และหน้าที่อื่นๆ (Non-nutritive Physiological Functions ) 1) ปรับปรุงระบบภูมิคุ้มกันของร่างกาย 2) ปรับปรุงระบบและสภาพการทำงานของร่างกาย 3) ชะลอการเสื่อมโทรมของอวัยวะต่างๆจากการสูงอายุ 4) ป้องกันโรคต่างๆที่อาจเกิดขึ้นจากภาวะโภชนาการผิดปกติ 5) บำบัดหรือลดอาการของโรคที่เกิดจากความผิดปกติของร่างกาย

Functional Foods ในญี่ปุ่น 1) ต้องมีสภาพทางกายภาพเป็นผลิตภัณฑ์อาหารที่แท้จริงคือ ไม่อยู่ในรูปแคปซูล หรือเป็นผงเหมือนยา และเป็นอาหารที่ได้หรือดัดแปลงจากวัตถุดิบตามธรรมชาติ 2) สามารถบริโภคเป็นอาหารได้เป็นประจำไม่มีข้อจำกัดเหมือนยา คือ บริโภคได้ไม่จำกัดปริมาณ เวลา และสถานที่ 3) มีส่วนประกอบที่ให้ผลโดยตรงในการเสริมการทำงานของระบบต่างๆ ในร่างกายและป้องกันโรคต่างๆได้

ตัวอย่าง Functional Foods 1) ใยอาหาร (Dietary Fiber) ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ ได้แก่ เครื่องดื่มเสริมเส้นใยอาหาร ผลิตภัณฑ์ขนมอบเสริมเส้นใยอาหาร ผลิตภัณฑ์อาหารเช้าธัญพืชเสริมเส้นใยอาหาร เป็นต้น 2) น้ำตาลโอลิโกแซคคาไรด์ (Oligosaccharides) เช่น โอลิโกฟรุกโตส โอลิโกแลคโตส ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ ได้แก่ เครื่องดื่มเสริมน้ำตาลโอลิโกแซคคาไรด์ ผลิตภัณฑ์ขนมอบ ขนมขบเคี้ยวเสริมโอลิโกแซคคาไรด์ ผลิตภัณฑ์ลูกกวาด และหมากฝรั่งเสริมโอลิโกแซคคาไรด์ เป็นต้น 3) แบคทีเรียในกลุ่มแลคติค (Lactic acid bacteria) เช่น แบคทีเรียในกลุ่มแลคโตแบซิลัส (Lactobacillus sp.) บิฟิโดแบคทีเรียม (Bifidobacterium sp.) ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ ได้แก่ ผลิตภัณฑ์นมเปรี้ยว โยเกิร์ตเสริมแบคทีเรียในกลุ่มแลคติค ผลิตภัณฑ์โยเกิร์ตอัดเม็ดเสริมแบคทีเรียในกลุ่มแลคติค

ตัวอย่าง Functional Foods 4) กรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนในกลุ่มโอเมก้า 3 (Omega 3 Polyunsaturated Fatty Acid) เช่น น้ำมันปลา EPA (Eicosapentaenoic acid) DHA (Docosahexaenoic acid) ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ ได้แก่ เครื่องดื่ม ผลิตภัณฑ์ลูกกวาดขนมหวาน ผลิตภัณฑ์ขนมอบ นมผงเสริมน้ำมันปลา 5) เกลือแร่ต่าง ๆ เช่น แคลเซียม เหล็ก ตัวอย่างผลิตภัณฑ์ ได้แก่ นมผง อาหารสำเร็จรูปเสริมแคลเซียม

ใยอาหาร ใยอาหาร (dietary fiber) คือ ส่วนของพืช ผัก ผลไม้ที่มนุษย์รับประทานได้ แต่ไม่ถูกย่อยโดยน้ำย่อยของคน แต่อาจถูกย่อยโดยจุลินทรีย์ประเภท Probiotic ในทางเดินอาหารของคน เส้นใยอาหารจึงจัดเป็น Prebiotec ใยอาหารมีสองชนิด 1. ใยอาหารที่ไม่ละลายน้ำ ช่วยเพิ่มกากอาหาร เช่น เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส ลิกนิน ในผักและผลไม้ 2. ใยอาหารละลายน้ำ สามารถละลายน้ำ มีลักษณะเป็นเจล สามารถจับน้ำตาล ดูดซับน้ำมันได้ เช่น ไซลิทอล อินูลิน เพคติน หัวบุก

ประโยชน์ของใยอาหาร มนุษย์ต้องการใยอาหารวันละ 25 กรัม ช่วยให้การขับถ่ายสะดวก ลดโอกาสเกิดมะเร็งลำไส้ใหญ่ ช่วยจับไขมันจากอาหาร ลดการดูดซึมน้ำตาล มีผลดีต่อคนเป็นเบาหวาน ลดน้ำหนัก เนื่องจากทำให้ปริมาณอาหารมากขึ้น มีการดูดน้ำเข้ามาในทางเดินอาหาร ทำให้รู้สึกอิ่มเร็ว ลดการบริโภคอาหารลง พบมากในผัก เช่น สะเดา แครอท ใบกุยช่าย คะน้า ถั่วฝักยาว และ ผลไม้ เช่น มะม่วง กล้วยน้ำว้า ส้ม เป็นต้น

ข้อเสียของใยอาหาร ใยอาหารบางชนิดอาจมีผลต่อการดูดซึมของโปรตีนเช่น ใยอาหารในข้าวไรน์ เพคตินและโพลีแซคคาไรด์ของถั่วเหลืองจะจับตัวกับแคทไอออน ถ้าได้รับเส้นใยอาหารมากเกินไป อาจทำให้มีการขับแคลเซียม เหล็ก สังกะสี แมกนีเซียม ออกทางอุจจาระ ผลเสียต่อทางเดินอาหารเช่น มีแก๊สในกระเพาะและลำไส้ อาเจียน ลำไส้เคลื่อนไหวเร็วกว่าปกติและปวดท้อง ใยอาหารที่หยาบอาจจะทำให้เกิดการอุดตันในสายยางให้อาหารผู้ป่วย

ใยอาหารในน้ำนมแม่ นมแม่มีใยอาหารชนิดละลายน้ำมากกว่า 150 ชนิด และมีปริมาณสูงช่วยให้อุจจาระนิ่ม และส่งเสริมการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์สุขภาพในลำไส้ เด็กที่กินนมแม่มีโอกาสท้องเสียและเกิดภูมิแพ้น้อยกว่าเด็กกินนมผง นมแม่มีจุลินทรีย์สุขภาพ (probiotics) ทำให้เด็กที่กินนมแม่จะได้รับทั้งใยอาหารและจุลินทรีย์สุขภาพ เรียกว่า Synbiotics = prebiotics + probiotics ปัจจุบันบริษัทผลิตนมผงพยายามเลียนแบบโดยเติมใยอาหาร และ/หรือ จุลินทรีย์สุขภาพลงไป แต่ในขณะนี้ก็ยังไม่สามารถทำให้เหมือนนมแม่ได้

Oligosaccharide Oligosaccharide เป็นโพลีแซคคาไรด์สายสั้นประกอบด้วยน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว 2-10 โมเลกุล ไม่สามารถถูกย่อยได้ด้วยน้ำย่อยในกระเพาะอาหาร แต่จะถูกย่อยสลายได้โดยแบคทีเรียในลำไส้ เช่น Bifidobacteria ช่วยลดจำนวนของแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรค เพราะ Bifidobacteria จะผลิตสารปฏิชีวนะและกรดอะซิติค กรดแลคติก ช่วยควบคุมจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรค เช่น Clostridium perfringens, Salmonella spp. และ E. coli ใช้เป็นสารให้ความหวานที่ให้แคลอรี่ต่ำ โดยใช้เป็นส่วนประกอบของอาหารต่าง ๆ เช่น คุกกี้, ลูกกวาด, ธัญพืช, น้ำอัดลม

อินนูลิน อินนูลิน (Inulin) เป็นโพลีแซคคาไรค์ชนิดหนึ่งในกลุ่มฟรุกแตน (Fructan) ประกอบด้วยนํ้ำ ตาลฟรุกโตสที่เชื่อมต่อกันเป็นสายยาว จำนวน 2 ถึง 60 หน่วย เป็นพอลิเมอร์ของน้ำตาลฟรุคโตสที่เชื่อมต่อกันเป็นเส้นตรงที่ตำแหน่งบีตา 2, 1 (β - 2, 1 linked polyfructan) มีปลายด้านหนึ่งคือกลูโคสที่เชื่อมต่อกับฟรุกโตส มนุษย์ไม่สามารถย่อยพันธะ β – (2, 1) ได้ เป็นสารที่ให้ความหวานแต่ไม่ให้พลังงาน พบในส่วนของหัวหรือรากสะสมอาหาร เช่น กระเทียม กระหล่ำปลี หน่อไม้ฝรั่ง ต้นหอม แก่นตะวัน เป็นต้น

โครงสร้างทางเคมีของอินนูลิน Glucose Fructose Fructose Glucose

ไซลิทอล น้ำตาลแอลกอฮอล์ที่มีคาร์บอน 5 อะตอมใช้ให้ความหวานเพื่อใช้ทดแทนน้ำตาล มีอยู่ตามธรรมชาติ สามารถพบได้ทั่วไปในผักผลไม้หลายชนิด เช่น สตรอเบอรี่ ให้พลังงานต่ำกว่าน้ำตาลทราย ร้อยละ 40 ใช้เพื่อป้องกันฟันผุ เพราะไซลิทอลทำให้ความเป็นกรดในน้ำลายลดลง ช่วยยับยั้งการ เจริญเติบโตของแบคทีเรียในช่องปาก ลดปริมาณการเกิดคราบหินปูน บริษัทผลิตหมากฝรั่งนิยมนำไซลิทอลมาเป็นส่วนผสมในยาสีฟัน น้ำยาบ้วนปาก และ ลูกอม มีคุณสมบัติเย็นขณะเคี้ยว (cooling sensation) เนื่องจากการละลายไซลิทอลภายในปากทำให้เกิดปฏิกิริยาดูดความร้อน (endothermic or heat-absorbing reaction)

สูตรโครงสร้างทางเคมี xylitol

คุณสมบัติทางกายภาพ ผลึกสีขาว ไม่มีกลิ่น มีรสหวานตามธรรมชาติ ละลายได้ในน้ำ (soluble in water) ละลายได้เล็กน้อยในเมทานอล แอลกอฮอล์ และ กรดอะซิติก ไม่พบรายงานความเป็นพิษเมื่อเปรียบเทียบกับน้ำตาลเทียม (aspartame) ไม่เป็นสีน้ำตาลเมื่อได้รับความร้อน (caramelization) มีข้อเสีย ถ้าปริโภคไซลิทอลปริมาณมาก สามารถทำให้เกิดอาการถ่ายท้องได้ (mild laxative effect) ผู้ที่ไม่เคยบริโภค หรือ เริ่มบริโภคไซลิทอล สามารถบริโภคไซลิทอล 30-60 กรัมต่อวันได้โดยไม่พบอาการท้องเสีย ผู้ที่บริโภคไซลิทอลเป็นประจำ สามารถบริโภคไซลิทอลได้ 400 กรัม โดยไม่พบอาการท้องเสีย

การประยุกต์ใช้ไซลิทอลทางการแพทย์ ควบคุมน้ำหนัก มีค่า Glycemic index ต่ำ ใช้บริโภคแทนน้ำตาลทรายในผู้ป่วยเบาหวาน เนื่องจากไซลิทอลถูกดูดซึมเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ได้ช้ากว่าน้ำตาลทราย ทำให้ระดับน้ำตาลในเลือดไม่เปลี่ยนแปลงเร็วเหมือนการบริโภคน้ำตาลทราย เนื่องจากการย่อยสลายไซลิทอลไม่สมบูรณ์ ไซลิทอลจึงถูกย่อยหรือเปลี่ยนรูปเป็นกลูโคสได้น้อย และถูกดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือดได้น้อย ใช้ไซลิทอลเป็นอาหารทางสายของผู้ป่วย เนื่องจากไซลิทอล ไม่ทำปฏิกิริยากับกรดอะมิโนทำให้การเตรียมอาหารเหลว สำหรับใช้ทางสายง่ายกว่าการเตรียมโดยใช้น้ำตาลกลูโคส

ไซลิทอลสามารถถูกดูดซึมเข้าสู่ร่างกายแบคทีเรียได้เหมือนฟรุคโตส แต่แบคทีเรียไม่สามารถนำไซลิทอลไปใช้เป็นแหล่งพลังงานได้

Glycemic Index (GI Index) A numerical index that ranks carbohydrates on their rate of glycemic response or how quickly they convert to glucose in the body. The higher the number, the more quickly the carbohydrates break down thus causing a spike in blood sugar. เป็นดัชนีที่ใช้วัดเปรียบเทียบความสามารถในการดูดซึมอาหาร ซึ่งมีผลทำให้ระดับน้ำตาลในเลือดเพิ่มสูงขึ้นของอาหารชนิดต่างๆ อาหารประเภทที่มีค่า GI สูง แสดงให้เห็นถึงอาหารชนิดนั้นร่างกายดูดซึมอาหารได้รวดเร็ว และทำให้น้ำตาลในเสือดสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว ส่วนอาหารที่มีค่า GI ช้า แสดงให้เห็นถึงอาหารที่ทำให้น้ำตาลในเลือดค่อยๆ เพิ่มขึ้น หรือเพิ่มขึ้นช้า

Glycemic Index of Sweeteners • Xylitol 7 • Agave Nectar 15 • Barley Malt Syrup 42 • Maple Syrup 54 • Backstrap Molasses 55 • Honey 62 • White Sugar 68 • High Fructose Corn Syrup 100 • Glucose 100

ที่มา: รศ.สาโรจน์ ศิริศันสนียกุล (2547) เทคโนโลยีชีวภาพอาหาร การหมัก และสิ่งแวดล้อม

ที่มา: รศ.สาโรจน์ ศิริศันสนียกุล (2547) เทคโนโลยีชีวภาพอาหาร การหมัก และสิ่งแวดล้อม

Sweetness relative to sucrose Food energy (kcal/g) Name Sweetness relative to sucrose Food energy (kcal/g) Sweetness per food energy, relative to sucrose Arabitol 0.7 0.2 14 Erythritol 0.812 0.213 15 Glycerol 0.6 4.3 0.56 HSH 0.4–0.9 3.0 0.52–1.2 Isomalt 0.5 2.0 1.0 Lactitol 0.4 0.8 Maltitol 0.9 2.1 1.7 Mannitol 1.6 1.2 Sorbitol 2.6 0.92 Xylitol 2.4 (1/2.4 = 0.4) 0.4/0.25 = 1.6 Sucrose 4.0 (1/4 = 0.25)

1 1 2 2 3 3 4 4 5 5

เศษวัสดุทางการเกษตร เช่น ฟางข้าว เปลือกข้าวโพด เศษไม้ ย่อยด้วยกรด ไซเลน น้ำตาลไซโลส (xylose) Hydrogenation ที่อุณหภูมิ 158 oF สารละลายน้ำตาลไซลิทอล (xylose) ทำให้เข้มข้นขึ้นและตกผลึก ผลึกน้ำตาลไซลิทอล

การผลิตไซลิทอลโดยวิธีการหมัก ฟางข้าวมาบดให้ละเอียด แล้วทำการสกัดน้ำตาลไซโลสออกจากฟางข้าว โดยใช้กรดซัลฟูริกเจือจาง 0.5% เป็นเวลา 30 นาที ที่อุณหภูมิ 121 องศาเซลเซียส แยกเอากากหยาบออก กำจัดกรด ที่ใช้ในการสกัดไซโลสออกจากฟางข้าวโดยใช้วิธีอิเล็กโตรไดอะไลซิส นำน้ำเชื่อมมาทำให้มีความเข้มข้นขึ้น ด้วยวิธีรีเวอร์สออสโมซิส เปลี่ยนไซโลส ให้เป็นไซลิทอลโดยใช้เชื้อยีสต์ Candida mogii ATCC 18364 แยกเอาไซลิทอลออกมาโดยใช้เรซิน เริ่มจากฟางข้าว 100 กรัม จะสามารถผลิตเป็นไซลิทอลได้ประมาณ 8 กรัม ไซลิทอล กิโลกรัมละ 300 บาท หรือตกกรัมละ 0.3 บาท ดังนั้นไซลิทอล 8 กรัม ที่ได้จากฟางข้าว 100 กรัมก็จะมีราคาประมาณ 2 บาท

โอเมก้า 3 โอเมก้า 3 คือ ไขมันไม่อิ่มตัวชนิดหนึ่ง พบมากในปลาทะเลน้ำลึก เป็นไขมันจำเป็น ต้องได้รับจากอาหาร เนื่องจากร่างกายสร้างขึ้นเองไม่ได้ สารอาหารที่สำคัญมี 2 ชนิด คือ อีพีเอ และ ดีเอชเอ  พบในปลาซาร์ดีน ปลาแซลมอน ปลาทูน่า ปลาทู และ ถั่วเหลืองเป็นต้น โอเมก้า 3 มีความสำคัญต่อการเจริญพัฒนาสมองและดวงตาของเด็กทารก ถ้ารับประทานโอเมก้า 3 มากเกินไปสามารถทำให้เลือดหยุดยาก ระบบ ภูมิคุ้มกันทำงานลดลง เสี่ยงต่อการปนเปื้อนโลหะหนัก เช่น ปรอท

นมเปรี้ยวและโยเกิร์ต นมเปรี้ยว ได้จากการหมักเชื้อแบคทีเรียแลคโตบาซิลัสในน้ำนม ได้ผลิตภัณฑ์มีรสเปรี้ยว มี pH 3.8-4.6 โยเกิร์ต เนื้อสัมผัสมีความข้นกว่านมเปรี้ยว ปัจจุบันได้มีการพัฒนาผลิตภัณฑ์โยเกิร์ตอัดเม็ดวางขายในท้องตลาด เพื่อสะดวกในการบริโภค พบว่าเชื้อจุลินทรีย์แลคโตลาซิลัส และบิฟิโดแบคทีเรียม ไม่ว่าจะมีชีวิตหรือไม่มีผลดีต่อสุขภาพในลำไส้ของมนุษย์และสัตว์ ผู้สูงอายุ สามารถบริโภคนมเปรี้ยวและโยเกิร์ตได้ง่ายกว่านมสด เพราะผู้สูงอายุมักจะขาดเอนไซม์แลคเตส ที่ใช้ในการย่อยน้ำตาลแลคโตสในนม

ผลิตภัณฑ์เสริมแคลเซียม แคลเซียม มีความจำเป็นในการเสริมความแข็งแรงของกระดูก พบในนม ปลาตัวเล็ก เนย ผักคะน้า เป็นต้น ผู้สูงอายุควรได้รับแคลเซียมเสริมอย่างน้อยวันละ 1,000 - 1,200 มก. ต่อวัน อาหารที่เรารับประทานมีแคลเซียมอยู่วันละประมาณ 360 กรัม ดังนั้นความต้องการแคลเซียมเสริมส่วนใหญ่อยู่ที่ประมาณ 600- 800 มก. ต่อวัน   แคลเซียมแลคเทตจากนมดูดซึมได้ดี การรับประทานแคลเซียมเม็ดติดต่อกันเป็นระยะเวลานานอาจทำให้เกิดนิ่วในไตได้

ปริมาณการดื่มนมเฉลี่ย/ปี คาซักสถาน  330 ลิตร/คน/ ปี ประเทศในสหภาพยุโรป 300 ลิตร/คน/ ปี อเมริกา 255 ลิตร/คน/ ปี   ญี่ปุ่น 76 ลิตร/คน/ ปี เกาหลีใต้ 57  ลิตร/คน/ ปี ไทย  13 ลิตร/คน/ ปี คนไทยเฉลี่ยแล้วดื่มนมสัปดาห์ละ 1 แก้วเท่านั้น คนไทยดื่มแอลกอฮอล์  58.9 ลิตร/คน/ ปี คน คนไทยดื่มเหล้ามากกว่าดื่มนมถึง 4 เท่า แหล่งที่มา http://www.cpmeiji.com/content/view/24

การประยุกต์ใช้จุลินทรีย์โปรไบโอติกทางด้านปศุสัตว์

Thank you