ไฮโดรคอลลอยด์ (Hydrocolloids) คืออะไร แล้วทำไมจึงอยู่ใน Anscare

ไฮโดรคอลลอยด์ที่ได้จากธรรมชาติ แบ่งออกเป็นกลุ่มตามแหล่งที่มา ได้แก่

1. Seaweed extracts
Seaweed extracts เป็นกลุ่มของไฮโดรคอลลอยด์ที่สกัดได้จากสาหร่ายทะเล ได้แก่ สาหร่ายสีแดง เช่น คาร์ราจีแนน (Carrageenan) อะการ์ (Agar) และเฟอเซลลาแรน (Furcellaran) สาหร่ายสีน้ำตาล ได้แก่ อัลจีเนต (Alginate)

2. Plant extract
สารสกัดที่ได้จากพืชและเป็นไฮโดรคอลลอยด์ที่สำคัญคือ เพคติน (Pectin) สกัดได้จากผลไม้ตระกูลส้มและเพคตินยังพบเป็นส่วนประกอบในเนื้อผลไม้บางชนิด เช่น แอปเปิ้ล ฝรั่ง เป็นต้น

3. Plant seed gums
เป็นกลุ่มของ Galactomannan gums ที่สกัดได้จากเมล็ดของพืช Ceratonia และ Cyamopsis คือ Locust bean gum และ Guar gum ตามลำดับ

4. Plant exuded gums
เป็นกลุ่มของ gums ที่ได้จากยางต้นไม้มีลักษณะเป็น dried resins ซึ่งจะไหลออกมาเมื่อต้นไม้มีบาดแผล gums ในกลุ่มนี้ได้แก่ Gum arabic, Gum ghatti, Gum karaya และ Gum tragacath

5. Animal-derived

ไคตินและไคโตซาน (Chitin-Chitosan)
ไคติน (Chitin) เป็นโพลิเมอร์สายยาวที่ประกอบด้วยน้ำตาลหน่วยย่อย คือ N-acetyl-D-glucosamine มาเรียงต่อกัน เป็นองค์ประกอบในโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตหลายชนิด เช่น เปลือกหอย ปู กุ้ง เปลือกของแมลง ผนังเซลล์ของสาหร่าย ยีสต์ และเห็ดราก็พบว่ามีไคตินเป็นองค์ประกอบด้วยเช่นกัน และมีโครงสร้างโมเลกุลคล้ายกับเซลลูโลสมากเพียงแต่แตกต่างกันในส่วนของหมู่ OH ที่ตำแหน่ง C2 ในโมเลกุลของไคตินจะเป็นหมู่ acetylamino แทน ดังรูป 4.15 ไคตินที่ได้จากแต่ละแหล่งมีโครงสร้างและสมบัติแตกต่างกันโดยแบ่งตามลักษณะการเรียงตัวของโพลีเมอร์ได้เป็น 3 กลุ่ม คือ

1. แบบอัลฟา มีการเรียงตัวของสายโซ่โมเลกุลในลักษณะสวนทางกัน มีความแข็งแรงสูง ได้แก่ ไคตินจากเปลือกกุ้ง และกระดองปู
2. แบบเบตา มีการเรียงตัวของสายโซ่โมเลกุลในทิศทางเดียวกัน จึงจับกันได้ไม่ค่อยแข็งแรงมีความไวต่อปฏิกิริยาเคมีมากกว่าแบบอัลฟา ได้แก่ ไคตินจากแกนปลาหมึก
3. แบบแกมมา มีการเรียงตัวของสายโซ่โมเลกุลในลักษณะที่ไม่แน่นอน (สวนทางกันสลับทิศทางเดียวกัน) มีความแข็งแรงรองจากแบบอัลฟา ได้แก่ ไคตินจากเห็ด รา และพืชชั้นต่ำ

ส่วนไคโตซาน คือ อนุพันธ์ของไคตินที่ตัดเอาหมู่ acetyl ของน้ำตาล N-acetyl-D-glucosamine ออกเรียกว่า deacetylation คือ เปลี่ยนน้ำตาล N-acetyl-D-glucosamine เป็น glucosamine ที่ไม่เสถียร (unstable) มีความเป็นขั้วสูง (strong positive polarity) จึงทำให้ไคโตซานมีสมบัติพิเศษพร้อมจะทำปฏิกิริยาได้อย่างรวดเร็ว มีคุณสมบัติละลายได้ในกรดอินทรีย์ที่มีความเข้มข้น 2-3% ปกติแล้วไคโตซานที่ได้จะมีส่วนผสมของน้ำตาล N-acetyl-D-glucosamine และ glucosamine อยู่ในสายโพลิเมอร์เดียวกัน ซึ่งระดับการกำจัดหมู่ acetyl (หรือเปอร์เซนต์การเกิด deacetylation) นี้มีผลต่อสมบัติและการทำงานของไคโตซานนอกจากนี้น้ำหนักโมเลกุลของก็ผลต่อความหนืด เช่น ไคโตซานที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง จะมีสายยาวและสารละลายมีความหนืดมากกว่าไคโตซานที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ เป็นต้น ดังนั้นการนำไคโตซานไปใช้ประโยชน์จะต้องพิจารณาทั้งเปอร์เซนต์การเกิด deacetylation และน้ำหนักโมเลกุล

Microbial gums
Xanthan gum เป็น gum ที่ได้โดยการหมักด้วยเชื้อแบคทีเรียบริสุทธิ์ คือ Xanthomonas campestris หลังจากกระบวนการหมักแล้วจะนำมาตกตะกอนด้วย isopropyl alcohol แยกเอา xanthan gum ออกมาทำให้แห้งแล้วบดให้ละเอียด Xanthan gum หรือเรียกชื่อทางการค้าว่า Keltol มีโครงสร้างเป็น heteropolysaccahride ที่ประกอบด้วย glucose, mannose และ glucuronic acid ในอัตราส่วน 2.8:3:2 มีหมู่ acetyl ประมาณ 4.7 % และ pyruvic acid ประมาณ 3 % โดย glucose ต่อกับ mannose ด้วยพันธะ b-1,4 และ mannose ที่เป็นสายแขนงต่อกับสายหลักด้วยพันธะ 1,2 หรือ 1,3 ส่วน glucuronic acid ต่อด้วยพันธะ b-1,2 (รูปที่ 4.16) Xanthan gum ไม่มีคุณสมบัติเป็น gelling agent แต่สามารถเกิด elastic themoreversible gel ได้เมื่อรวมกับ Locust bean gum และเมื่อรวมกับ Guar gum จะให้สารละลายที่มีความหนืดสูง

Xanthan gum ละลายได้ทั้งในน้ำเย็นและน้ำร้อน สารละลายที่ได้มีความหนืดสูง ทนต่อการย่อยด้วยเอนไซม์ มีความคงตัวสูงต่อความร้อนและ pH ความหนืดของสารละลาย Xanthan gum จะคงที่ถึงแม้อุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงในช่วง 0-100 oC หรือ pH จะเปลี่ยนแปลงในช่วง 1-13 ก็ตาม นอกจากนั้นสารละลาย Xanthan gum ยังมีคุณสมบัติเป็น pseudoplastic ซึ่งมีความสำคัญต่อกลิ่น ลักษณะปรากฎและความรู้สึกเมื่ออาหารอยู่ในปาก (mouthfeel)

Xanthan gum ใช้ประโยชน์ในผลิตภัณฑ์อาหารหลายชนิด ทำหน้าที่เป็นสารเพิ่มความหนืดเพิ่มความคงตัวและทำให้อนุภาคแขวนลอยได้ดี เช่น ใช้เป็นสารเพิ่มความคงตัวให้กับไอศกรีม ถ้านำ Xanthan gum มาผสมกับ Locust bean gum จะนิยมนำมาใช้กับอาหารประเภท ขนมหวาน ซอสมะเขือเทศสำหรับ พิซซ่า ไส้ขนมอบ และไส้พาย เป็นต้น นอกจากนั้นยังผสมกับทั้ง Locust bean gum และ Guar gum ในอัตราส่วนที่เหมาะสมเพื่อให้ได้ความข้นหนืดและคุณสมบัติเฉพาะตามความต้องการสำหรับอาหารชนิดหนึ่ง ๆ เช่น ในผลิตภัณฑ์อาหารประเภท frozen desserts, pasteurized, pasteurized process cheese spread, cottage cheese,salad dressing , sour cream และ fruit syrups เป็นต้น