Application of electrolysed oxidising water as a sanitiser to extend the shelf-life of seafood products: a review

J Food Sci Technol (April 2017) 54(5):1321–1332
DOI 10.1007/s13197-017-2577-9

REVIEW ARTICLE

Fera R. Dewi1 • Roger Stanley2 • Shane M. Powell2 • Christopher M. Burke3

Revised: 22 February 2017 / Accepted: 28 February 2017 / Published online: 10 March 2017
Association of Food Scientists & Technologists (India) 2017

บทคัดย่อ       Electrolysed oxidising water (E.O. water) ผลิตโดยกระบวนการอิเล็คโทรไลซิสของโซเดียม คลอไรด์  ได้เป็นสารออกซิไดซ์หลายชนิดที่มีคลอรีนเป็นส่วนประกอบ     E.O. water มีประสิทธิภาพในการลดการปนเปื้อนของเชื้อจุลชีพบนพื้นผิวที่สัมผัสอาหาร  โดยเฉพาะเชื้อจำพวก Listeria monocytogenes, Escherichia coli และ Vibrio parahaemolyticus     

Keywords Electrolysed oxidising water Shelf-life
Seafood products

บทนำ
      อาหารทั่วไป  รวมทั้งอาหารทะเล ประกอบไปด้วยสารอาหารในปริมาณสูง เช่น โปรตีน, ไขมัน และธาตุเหล็ก ซึ่งเป็นตัวสนับสนุนการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรีย  ส่งผลให้เกิดการเน่าเสีย และอายุการเก็บรักษาสั้น      การปนเปื้อนของเชื้อแบคทีเรียในปลา  มีต้นกำเนิดจากเชื้อแบคทีเรียที่มีอยู่ตามปกติในหนังปลา, ในลำไส้และที่เหงือกปลา  และจากพื้นผิวของเครื่องมือที่คนงานใช้ในระหว่างการแปรรูปอาหาร (Cahill 1990; Gram and Huss 1996)      และมีความเป็นไปได้สูงที่การปนเปื้อนนั้นอาจมาจากอากาศภายในโรงงานแปรรูปอาหารนั้นเอง (Prendergast et al. 2004)     

      การปนเปื้อนที่เกิดขึ้นนี้  ส่งผลให้เกิดการเน่าเสียของผลิตภัณฑ์อาหารทะเลระหว่างการเก็บรักษา  ก่อให้เกิด กลิ่นและรสอันไม่พึงประสงค์, เมือก และสีของอาหารเปลี่ยนแปลงไป (Gram and Huss 1996)     ดังนั้น  สารที่ทำให้อาหารปราศจากเชื้อจึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับอุตสาหกรรม เพื่อควบคุมการปนเปื้อนเชื้อจุลชีพก่อนการบรรจุหีบห่อ  เพื่อลดการเน่าเสียของผลิตภัณฑ์ และรักษาความปลอดภัยและคุณภาพของอาหาร

      E.O. water รู้จักกันในอีกชื่อหนึ่งว่าน้ำอิเล็คโทรไลซ์  ถูกนำมาใช้เป็นครั้งแรกในประเทศญี่ปุ่น ประมาณปี 1980   โดยใช้เป็นสารทำให้ปราศจากเชื้อในน้ำที่บรรจุในเครื่องจ่ายน้ำอัตโนมัติ [Iseki et al.
(2002) ใน Al-Haq et al. (2005)]     แต่อย่างไรก็ตาม E.O. water ได้มีการนำมาใช้ก่อนหน้านั้นอีก เมื่อ Emswiler et al. (1976) พบว่าน้ำที่มีส่วนประกอบของคลอรีนที่ผลิตจากกระบวนการอิเล็คโทรไลซิสของน้ำเกลือ  สามารถลดปริมาณเชื้อจุลชีพในเนื้อวัวชำแหละได้
      E.O. water จึงได้รับการศึกษาวิจัยต่อมาอีกมากมาย เนื่องจากมีประสิทธิภาพสูงในการฆ่าเชื้อแบคทีเรีย โดยมีผลกระทบอื่นๆต่อผลิตภัณฑ์ต่ำ     นักวิจัยจำนวนมากได้ทำการศึกษาเทคโนโลยีนี้มาตั้งแต่ปี 1980 (Al-Haq et al. 2005;Huang et al. 2008; Issa-Zacharia et al. 2010) และเป็นที่ยอมรับเพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆในการเป็นสารทำให้ปราศจากเชื้อที่มีประสิทธิภาพสูง

      ในแง่ของสารที่ทำให้ปราศจากเชื้อ, hypochlorous acid (HOCl – กรดไฮโปคลอรัส) ใน E.O. water มีประสิทธิภาพสูงในการยับยั้งทั้งเชื้อแบคทีเรียก่อโรค และเชื้อที่ทำให้เกิดการเน่าเสีย  โดยการทำลายเยื่อหุ้มเซลล์ของเชื้อโรคด้วยกระบวนการออกซิเดชั่น (Wholey 2012)     

     ในการศึกษา E.O. water ในห้องทดลอง  โดยทดลองกับสารละลายที่มีเชื้อแบคทีเรียอยู่ และแบคทีเรียใน biofilms  พบว่ามีประสิทธิภาพสูงในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียก่อโรคที่มากับอาหาร และเชื้อแบคทีเรียที่ทำให้อาหารเน่าเสีย  อย่างเช่น เชื้อ Listeria monocytogenes, Escherichia coli, Salmonella spp., Vibrio parahaemolyticus และ Pseudomonas spp. (Kim et al. 2001; Ovissipour et al. 2015; Rahman et al. 2010)

      การศึกษาวิจัยเกี่ยวกับประสิทธิภาพของ E.O. water ต่อเชื้อแบคทีเรียที่ปนเปื้อนในผลิตภัณฑ์อาหารหลายๆชนิด  พบว่า มีประสิทธิภาพยอดเยี่ยมในการระงับการปนเปื้อนของเชื้อจุลชีพ (Huang et al. 2006a; Kim
และ Hung 2012; Park et al. 2001; Pinto et al. 2015; Rahman
et al. 2010; Shiroodi et al. 2016).

      E.O. water อาจทำให้พื้นผิวของเครื่องมือที่สัมผัสกับอาหาร เกิดการสึกกร่อนได้  ซึ่งอาจทำให้เกิดหลุมและรอยแตก และกลายเป็นที่สะสมของเชื้อแบคทีเรียได้ (Ayebah and Hung 2005)  แต่ E.O. water ไม่มีผลมากนักต่อสแตนเลส, อลูมิเนียม และทองแดง  แต่มีผลกระทบมากต่อ โลหะ     แต่อย่างไรก็ตาม  โลหะมักไม่ถูกใช้ในโรงงานแปรรูปอาหารทะเล  เนื่องจากมีความไวต่อการแตกร้าวเนื่องจากสารคลอไรด์

      สารทำให้ปราศจากเชื้อที่มีคลอรีนเป็นส่วนประกอบหลัก เป็นระบบที่ถูกใช้บ่อยที่สุดในอุตสาหกรรมปลา  เนื่องจากมีต้นทุนที่ถูก และมีฤทธิ์ฆ่าเชื้อที่กว้างขวาง (ANZFA 2001; Eifert และ Sanglay 2002)     และยังมีการใช้สูตรที่มีกรดเปอร์อะซิติกด้วย     ในทางปฏิบัติ  น้ำยาที่มีสารคลอรีน และกรดเปอร์อะซิติกเป็นส่วนประกอบหลัก  จะมาในรูปของสารเคมีเข้มข้นสูง ซึ่งต้องมีการเจือจางก่อนนำมาใช้     ซึ่งจะต้องมีมาตรการในเรื่องสุขภาพ และความปลอดภัยในการเก็บรักษา และการนำมาใช้
      E.O. water ได้รับความสนใจนำมาใช้ในอุตสาหกรรมด้านอาหารมาก  เนื่องจากสามารถนำมาใช้ได้ง่ายในโรงงาน   นอกจากนี้ ยังเพิ่มความปลอดภัยในสุขภาพของคนงาน  เนื่องจากสามารถผลิตใช้ที่หน้างาน  โดยไม่ต้องมีการใช้สารเคมีเข้มข้นที่เป็นอันตราย (Dickerson 2009)     เครื่องผลิต E.O. water สามารถผลิตน้ำที่มีสารฆ่าเชื้อ hypochlorous acid  โดยใช้เพียงไฟฟ้า, เกลือ (sodium chloride – NaCl) และน้ำ  และได้มีการใช้อย่างแพร่หลายฬนโรงงานผลิตอาหาร

      สำหรับการผลิตอาหารทะเลนั้น  เรื่องหลักคือ ต้องรักษาคุณภาพ และความปลอดภัยของอาหาร และให้มีอายุการเก็บรักษานานพอสำหรับการกระจายสู่ร้านค้าปลีก      E.O. water ได้ถูกทำการศึกษาวิจัยเป็นอย่างมากในเรื่องประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียบนผลิตภัณฑ์อาหารทะเล
(Huang et al. 2006b; Wang et al. 2014, 2015; Zhang et al.
2015)     

      ในบทความนี้  เราจะพูดถึงกลไก และการนำมาใช้ประโยชน์ของ E.O. water เพื่อยืดอายุของผลิตภัณฑ์อาหารทะเล     ผลจากการวิจัยก่อนหน้านี้จะถูกพูดถึง  รวมทั้งเรื่องผลของ oxidation–reduction potential
(ORP), ผลของสารประกอบคลอรีนในรูปแบบต่างๆ, พีเอช และประสิทธิภาพในการทำให้ปราศจากเชื้อ  รวมทั้งคุณภาพของผลิตภัณฑ์ จะถูกนำมาพิจารณา

กระบวนการผลิต และคุณสมบัติทางเคมีของน้ำอิเล็คโทรไลซ์

 

      E.O. water ถูกผลิตขึ้นโดยการใช้น้ำเกลือ (NaCl ละลายในน้ำ) ผ่านเข้าไปในห้องเครื่องที่มีแผ่นนำไฟฟ้าขั้วบวก (anode) และขั้วลบ (cathode) ซึ่งมีแผ่นเมมเบรน หรือไดอะแฟรมกั้น (Al-Haq et al. 2005; Huang et al. 2008; Rahman et al. 2016; Walker et al. 2005) ดังแสดงในรูปที่ 1

รูปที่ 1 กลไกการผลิต E.O. water และสารประกอบที่เกิดขึ้น

      น้ำอิเล็คโทรไลซ์แบ่งเป็น 3 ชนิด ตามพีเอชของน้ำนั้น (Al-Haq et al. 2005; Ayebah และ Hung 2005)     ชนิดแรกคือ acidic electrolysed water (AEW) เรียกอีกชื่อหนึ่งว่า electrolysed oxidising water (E.O. water) ซึ่งออกมาทางขั้วบวก     ชนิดที่ 2 คือ alkaline electrolysed water (AlEW) หรือเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า electrolysed reducing water (E.R water) เป็นน้ำที่ออกจากทางขั้วลบ (Al-Haq et al. 2005; Botanical Food Company Pty Ltd 2014)     และชนิดที่ 3 คือ Neutralised electrolysed water (NEW) ซึ่งได้จากการผสม E.O. และ E.R water ให้ได้พีเอชที่ต้องการ     

      มีชื่อเรียกหลายชื่อที่ใช้เรียก E.O. water  เช่น acidic/slightly acidic electrolysed water (AEW/SAEW) (Xie et al. 2012; Zhang et al. 2015)          AEW มีพีเอชต่ำ (2.3–2.7), มีออกซิเจนละลายอยู่สูง, มี ORP สูง (ORP > +1000 mV) และมี available chlorine content (ACC)      E.O. water มีประสิทธิภาพสูงในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียก่อโรค เช่น L. monocytogenes, E. coli และ V. parahaemoliticus ซึ่งพบในผลิตภัณฑ์อาหารทะเล (Huang et al. 2006a; Ozer และ Demirci 2006;
Shiroodi et al. 2016; Xie et al. 2012; Yu et al. 2014)     

      ฤทธิ์ในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียเกิดจากความสามารถในการเกิดออกซิเดชั่นสูง จากคลอรีน และกรดไฮโปคลอรัส (hypochlorous acid – HOCl) ในน้ำ ที่ไปทำลายเยื่อหุ้มเซลล์ของเชื้อแบคทีเรีย  ทำให้เยื่อหุ้มเซลล์แตก (Fukuzaki 2006, Powitz 2010).

      ที่ขั้วลบ จะได้ E.R water ซึ่งมี OH-, hydrogen peroxide radical (H2O2-) และ hydroxyl radicals (HO-) (Al-Haq et al. 2005)     เนื่องจาก E.R water มีพีเอชด่าง (10.0–11.5), มีออกซิเจนละลายอยู่ในปริมาณสูง และมี ORP ต่ำ (-800 ถึง -900 mV)  จึงสามารถใช้ในการทำความสะอาดเครื่องมือ และพื้นผิวต่างๆได้     พีเอชที่เป็นด่างจะช่วยกำจัดฝุ่น และคราบมันได้ (Hsu 2005;Huang et al. 2006a) 

ความสัมพันธ์ระหว่าง ORP, pH, ACC และความสามารถในการต้านเชื้อจุลชีพ

      ค่า ORP เป็นตัวบ่งบอกถึงความสามารถในการออกซิไดซ์ หรือรีดิ๊วซ์สารประกอบทางเคมี      น้ำที่มีค่า ORP สูง  จะมีความสามารถในการออกซิไดซ์มากกว่าน้ำที่มีค่า ORP ต่ำ (Jay et al. 2005)     ค่า ORP ที่เหมาะสำหรับการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรียแบบใช้ออกซิเจน คือ +200 ถึง +800 mV     ในขณะที่เชื้อที่ไม่ใช้ออกซิเจนจะชอบเติบโตที่ ORP -30 ถึง -550 mV  และแบคทีเรียที่สามารถเจริญได้ทั้งในสภาวะที่มีออกซิเจน และไม่มีออกซิเจน  จะเจริญเติบโตได้ดีในค่า ORP +200 ถึง -200 mV     

      ดังนั้น E.O. water จึงเป็นสารทำให้ปราศจากเชื้อที่มีประสิทธิภาพสูง  เนื่องจาก E.O. water มีค่า ORP ระหว่าง +900 ถึง >1000 mV   ขึ้นกับความเข้มข้นของสารประกอบคลอรีนชนิดต่างๆ

      Len et al. (2002) ได้พิสูจน์ว่า ORP, ACC และ pH ส่งผลต่อประสิทธิภาพของ E.O. water     ACC หมายถึงปริมาณของสารคลอรีนที่ออกฤทธิ์ เช่น ก๊าซคลอรีน (Cl2), กรดไฮโปคลอรัส (HOCl) และไฮโปคลอไรท์ไอออน (-OCl) ใน E.O. water     ปัจจัยแต่ละตัว มีบทบาทสำคัญต่อความสามารถในการฆ่าเชื้อของ E.O. water (Cao et al. 2009; Len et al.
2002; Phuvasate และ Su 2010; Xie et al. 2012)     

       สารฆ่าเชื้อที่มีคลอรีนเป็นส่วนประกอบหลัก ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการแปรรูปปลา  คือ calcium hypochlorite [Ca(ClO)2] (ในรูปผง หรือแกรนูล) และ sodium hypochlorite (NaClO) (ในรูปของเหลว) (Codex Alimentarius Commission 2000; FAO 2008)     

      HOCl เป็นสารออกซิแดนท์ที่มีประสิทธิภาพสูง  โดยมีประสิทธิภาพในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียสูงกว่า -OCl ถึง 80 เท่า (Cao et al. 2009)     เชื้อแบคทีเรียถูกฆ่าโดยการถูกออกซิไดซ์   ส่งผลต่อการผลิต adenosine triphosphate (ATP) ผ่านการแตกทำลายของเยื่อหุ้มเซลล์ (Liao et al. 2007; McPherson 1993)     

      HOCl สามารถผ่านผนังเซลล์เข้าไปในชั้น  lipid bilayer ของเชื้อแบคทีเรีย  และทำลายเชื้อแบคทีเรียด้วยกลไกออกซิเดชั่น     ในขณะที่ ionized hypochlorite (-OCl) สามารถทำปฏิกิริยาอยู่ที่ผนังเซลล์เท่านั้น (Fukuzaki 2006; Huanget al. 2008).

ข้อดีของ electrolysed water

      น้ำอีเล็คโทรไลซ์ได้ถูกใช้อย่างแพร่หลายในหลายสายงาน เช่น สายงานอาหาร และสายงานการแพทย์  เนื่องจากมีความปลอดภัย, ไม่เป็นพิษต่อสิ่งแวดล้อม, ต้นทุนต่ำ และใช้งานสะดวก (Al-Haq et al. 2005; Ayebah และ Hung 2005; Huang et al. 2008; Powitz 2010; Walker et al. 2005)       ความสามารถในการผลิตใช้ได้ที่หน้างาน  เป็นข้อดีหลักของ E.O. water       ตามข้อมูลการวิจัยของ Rahman et al. (2016) ในประเทศญี่ปุ่น กล่าวว่า ในอุตสาหกรรมซูชิ สามารถลดค่าใช้จ่ายได้หลายร้านดอลล่า โดยการล้างปลาดิบด้วย E.O. water      ยิ่งไปกว่านั้น  เนื่องจากสามารถผลิตใช้ได้ที่หน้างาน  จึงลดความเสี่ยงที่ผิวหนังสัมผัสกับสารเคมีระหว่างการขนส่ง, การเก็บรักษา และการจัดการสารประกอบคลอรีน (Rajeshwar and Ibanez 1997)

      การใช้ E.O. water ในผลิตภัณฑ์อาหาร  พบว่าไม่มีผลเสียต่อมนุษย์และสิ่งแวดล้อม (Al-Haq et al. 2005)      ไม่ระคายเคืองต่อผิวหนังและเยื่อเมือก เนื่องจากใช้ที่ความเข้มข้นต่ำ (Colangelo et al. 2015; Huang et al. 2008)

        การใช้น้ำอีเล็คโทรไลซ์ เป็นการลงทุนที่คุ้มค่า (Al-Haq et al.2005; Ayebah and Hung 2005; Walker et al. 2005)      หลังจากลงทุนในการซื้อและติดตั้งเครื่องแล้ว   ค่าใช้จ่ายอื่นๆมีเพียงค่าใช้จ่ายในการดูแลรักษาเครื่อง, ค่าน้ำ, ค่าเกลือ และค่าไฟฟ้า      กรดไฮโปคลอรัส (HOCl) ที่ผลิตโดย E.O. water นั้น ได้ผ่านการรับรองโดยหน่วยงานด้านกฎระเบียบ ให้ใช้เป็นสารทำให้ปราศจากเชื้อในอุตสาหกรรมอาหาร        และถูกพิจารณาว่าเป็นวิธีแบบออร์กานิกอีกด้วย      

 

การหยุดเชื้อจุลชีพที่ก่อให้เกิดการเน่าเสียในผลิตภัณฑ์อาหารทะเล

        การเน่าเสีย เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นได้แตกต่างกัน  เนื่องจากเกี่ยวข้องกับแบคทีเรียหลายกลุ่มหลายสายพันธุ์ (Chaillou et al. 2015)      กระบวนการเน่าเสียที่เกิดขึ้นในปลา เริ่มจากการย่อยสลายตัวเอง  ตามด้วยผลของเชื้อจุลชีพ ที่ทำให้เกิดกลิ่นและรสไม่พึงประสงค์ (Gram และ Huss 1996)      ผลิตภัณฑ์อาหารทะเลจะเสียเร็วมากจากเชื้อจุลชีพ      แต่ถึงแม้ว่าจะมีเชื้อจุลชีพมากมายในอาหารทะเล  แต่มีเชื้อจุลชีพที่เฉพาะเจาะจงบางชนิดเท่านั้น (specific spoilage organisms – SSO) ที่เป็นสาเหตุที่ทำให้อาหารทะเลเสีย และมีอายุการเก็บรักษาสั้น (Gram and Huss 1996)

         เชื้อแบคทีเรีย เช่น  Pseudomonas spp., Acinetobacter, Moraxella, Flavobacterium, Shewanella, Alcaligenes, Vibrio และ coliform เป็นเชื้อแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดการเน่าเสียในปลา  เนื่องจากเชื้อแบคทีเรียพวกนี้พบมากในปลาน้ำเย็น (Gram และ Huss 1996; Ray และ Bhunia 2008)      เพื่อที่จะรักษาคุณภาพ และความสดใหม่ของผลิตภัณฑ์ และเพื่อยืดอายุในการเก็บรักษา  จะต้องมีการควบคุมการเจริญเติบโตของ SSO       หนึ่งในวิธีที่ใช้กันอยู่ในการควบคุมการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรียในอุตสาหกรรมอาหารทะเลก็คือ modified atmosphere packaging (MAP)

         MAP เป็นเทคนิคในการป้องกันอาหารเน่าเสียที่ใช้กันในการแปรรูปอาหารทะเล ซึ่งช่วยให้อายุการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์ยาวนานขึ้น โดยการยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรีย      คาร์บอนไดออกไซด์ (Carbon dioxide – CO2) และไนโตรเจน (nitrogen – N2) เป็นก๊าซที่นิยมใช้มากที่สุดใน MAP สำหรับผลิตภัณฑ์อาหารทะเล (Sivertsvik et al. 2002)       CO2 ใน MAP มีคุณสมบัติในการหยุดการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรียและเชื้อรา (Sivertsvik et al. 2002)       อย่างไรก็ตาม MAP ทำได้แค่กดการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรีย ซึ่งจำเป็นต้องทำให้ผลิตภัณฑ์อาหารนั้นมีระดับปริมาณเชื้อจุลชีพอยู่ในระดับต่ำก่อนที่จะทำการบรรจุหีบห่อ      ซึ่งต้องทำโดยการใช้กระบวนการในการทำความสะอาดและทำให้ปราศจากเชื้อ

         เชื้อแบคทีเรียหลายชนิดอาจปนเปื้อนสู่ผลิตภัณฑ์อาหารทะเลในระหว่างกระบวนการแปรรูป      มีรายงานการพบเชื้อแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดการเน่าเสียในปลาที่บรรจุทั้งวิธีใช้ออกซิเจนและวิธี modified atmospheres       ปลาที่บรรจุหีบห่อด้วยวิธี modified atmosphere  พบว่าเชื้อ Photobacterium และ lactic acid bacteria เป็นตัวการหลักที่ทำให้เกิดการเน่าเสีย      ในการบรรจุหีบห่อปลาด้วยวิธีที่มีออกซิเจนนั้น  พบว่าเชื้อแบคทีเรียหลักๆที่ก่อให้เกิดการเน่าเสียนั้น มาจาก Pseudomonas และ Shewanella (Dalgaard et al. 1993; Emborg et al. 2002; Gram และ Huss 1996)       

         ยิ่งไปกว่านั้น  แบคทีเรียที่มากับน้ำ พวก Flavobacterium, Chryseobacterium และ Photobacterium เป็นแบคทีเรียที่พบเป็นหลักในอาหารทะเล (Chaillou et al. 2015)       ในการศึกษาเรื่อง เชื้อจุลชีพในอาหาร, Chaillou et al. (2015) ยังกล่าวด้วยว่า  มีความแตกต่างอย่างชัดเจนในเรื่องเชื้อแบคทีเรียในอาหารทะเล  ระหว่างแบคทีเรียที่พบในเนื้อปลาแซลมอน ซึ่งพบว่ามีเชื้อแบคทีเรียพวก Shewanella, Phychrobacter และ Arthrobacter น้อยกว่าที่พบในเนื้อปลาค้อด

         เชื้อจุลชีพหลักที่พบในผลิตภัณฑ์อาหารทะเลแช่เย็น เป็นพวก psychrotrophic bacteria ซึ่งมาจากน้ำที่ใช้แช่เย็น      นอกจากนี้ Møretrø et al. (2016) ยังพบว่าเชื้อจุลชีพที่เป็นสาเหตุให้เกิดการเน่าเสียระหว่างกระบวนการผลิต pre-rigor salmon (ปลาแซลมอนแบบนี้จะแล่และแพ็คพร้อมจัดส่งหลังจากนำขึ้นมาจากน้ำไม่เกิน 2 ชั่วโมง หรือก่อนที่กล้ามเนื้อของปลาจะเกร็งตัว จะเป็นช่วงเวลาที่ปลามีความยืดตัวมากที่สุด) เป็นพวกเชื้อ Pseudomonas, Shewanella และ Photobacterium       

         ความรู้ในเรื่องชนิดของแบคทีเรียที่พบในผลิตภัณฑ์อาหารทะเลบรรจุหีบห่อ  จะช่วยให้มีการทดสอบวิธีที่ใช้ทำให้ปราศจากเชื้อ และวิธีควบคุมเชื้อได้ถูกกับชนิดของเชื้อ       การศึกษาวิจัยโดย Powell และ Tamplin (2012) และ Milne และ Powell (2014) ไม่พบเชื้อ Photobacterium spp. รวมทั้งเชื้อที่ก่อให้เกิดการเน่าเสียโดยตรง พวก Photobacterium phosphoreum ในเนื้อปลาแซลมอนแอตแลนติก จากรัฐทัสมาเนีย ที่บรรจุโดยวิธี modified atmosphere       Powell and Tamplin (2012) ใช้เทคนิควิธี culture-based และ DNA-based ในการศึกษากลุ่มเชื้อจุลชีพในเนื้อปลาแซลมอนแอตแลนติก และรายงานว่า หลังจาก 15 วัน  พบเชื้อ Shewanella spp. เป็นหลัก

         Milne และ Powell (2014) ใช้เทคนิควิธี psychrotropic และ mesophilic plate counts และ molecular techniques ในการศึกษาเรื่อง การจำกัดการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรียในเนื้อปลาแซลมอนแอตแลนติกสดแช่เย็น  ภายใต้การบรรจุหีบห่อด้วย modified atmosphere packaging protocol (96%CO2, 5:1 product gas ratio และเก็บนาน 38 วัน ในอุณหภูมิต่ำกว่า 1 ํC)       ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่ออายุการเก็บรักษาของผลิตถัณฑ์ที่บรรจุด้วยวิธี MAP คือ ปริมาณเชื้อจุลชีพตั้งต้น, อุณหภูมิ, ส่วนผสมของก๊าซ และอัตราส่วนของ MAP gas to product (G/P)

         ในทางตรงกันข้าม   E.O. water นั้นมีประสิทธิภาพสูงกว่ามากในการลดปริมาณเชื้อแบคทีเรียที่เป็นสาเหตุของการเน่าเสียในผลิตภัณฑ์อาหารทะเล (ตารางที่ 1) โดยการใช้ acidified E.O. water (AEW) ที่มีพีเอชต่ำ (<2.7)       

ตารางที่ 1   การยับยั้งเชื้อจุชีพในอาหารทะเลโดย electrolysed oxidising water

การวัดปริมาณเชื้อแบคทีเรียที่หนังปลา      ++++, เชื้อแบคทีเรียลดลงมากกว่า 4 log CFU/per unit; +++, ระหว่าง 2 และ 4 CFU/per unit;

++, ระหว่าง 1 และ 2 CFU/per unit;+, เชื้อแบคทีเรียลดลงน้อยกว่า 1 log CFU/per unit. –, ไม่มีการวัด       

การยับยั้งเชื้อแบคทีเรียก่อโรคในผลิตภัณฑ์อาหารทะเล

      ความปลอดภัยด้านอาหาร (Food safety) เป็นเรื่องที่ต้องคำนึงถึงในการผลิตผลิตภัณฑ์อาหารทะเล  รองจากเรื่องของคุณภาพ     Novotny et al. (2004) ได้ระบุชื่อเชื้อแบคทีเรียก่อโรค 10 ชนิด ที่เกี่ยวข้องกับปลาและผลิตภัณฑ์จากปลา  ได้แก่  V. parahaemolyticus, Vibrio
cholerae, E. coli, Aeromonas spp., Salmonella spp., Staphylococcus aureus, L. monocytogenes, Clostridium botulinum, Clostridium perfringens และ Campylobacter jejuni.
      เพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนของเชื้อแบคทีเรียก่อโรคในอาหาร     มาตรการด้านความปลอดภัยจะต้องถูกนำมาใช้ในระหว่างกระบวนการผลิต     E.O. waters ที่มีค่าพีเอช, ORP และ free chlorine concentrations ต่างๆกัน ได้ถูกตรวจสอบอย่างแพร่หลายเป็นเวลาหลายสิบปี ถึงประสิทธิภาพในการลดจำนวนเชื้อจุลชีพ  โดยเฉพาะเชื้อแบคทีเรียก่อโรคในผลิตภัณฑ์อาหารทะเล (Huang et al. 2006a, b; Ozer และ Demirci 2006; Phuvasate และ Su 2010; Shiroodi et al. 2016; Xie et al. 2012) (ตารางที่ 1)

      E.O. water (พีเอช 2.7, ORP 1,150 mV, free chlorine 60 ppm) ถูกใช้ในการยับยั้ง 6 log10 CFU/g L. monocytogenes ในเนื้อปลาแซลมอนรมควันแบบเย็น (Shiroodi et al. 2016)     ผลปรากฎว่า เนื่อปลาแซลมอนที่แช่ใน E.O. water เป็นเวลา 10 นาที ที่ 40 ํC ในขั้นตอน pre-treatment   สามารถลดปริมาณเชื้อ L. monocytogenes ลงได้ 2.9 log10 -CFU/g     การวิจัยนี้ได้ผลสรุปว่า  10 นาที เป็นเวลาต่ำสุดที่จะใช้ในการยับยั้งเชื้อ L. monocytogenes ในเนื้อปลา โดยใช้ E.O. water     และการวิจัยระบุด้วยว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญในเรื่องกลิ่นรส และเนื้อสัมผัส  เมื่อเปรียบเทียบกับเนื้อปลากลุ่มควบคุม      

 

ประสิทธิภาพของน้ำแข็งที่ผลิตจากน้ำ E.O.       (E.O. ice)

      ในกระบวนการแปรรูปอาหารทะเลนั้น   การดูแลรักษาคลังสินค้าและการขนส่งแบบควบคุมอุณหภูมิเป็นสิ่งจำเป็น     ผู้ผลิตอาหารทะเลจะใช้น้ำแข็งในการรักษาคุณภาพอาหาร และยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรีย ในระหว่างกระบวนการผลิต     

      hypochlorous acid in ice (E.O. ice) สามารถนำมาใช้ได้อย่างดี  เนื่องจาก E.O. water จะค่อยๆละลายออกมาช้าๆ และทำหน้าที่ได้นานกว่า E.O. water ปกติ     E.O. ice จึงสามารถนำมาใช้ทดแทนน้ำแข็งทั่วไปในกระบวนการผลิตอาหารทะเล เพื่อให้มีประสิทธิภาพในการยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรียได้ดียิ่งขึ้น

      Feliciano et al. (2010) ได้ศึกษาถึงประสิทธิภาพของ E.O. ice ในการยับยั้งเชื้อจุลชีพในเนื้อปลานิล และในน้ำ ระหว่างกระบวนการเก็บรักษา     พบว่า E.O. ice มีประสิทธิภาพในการลดจำนวนเชื้อ E. coli K12,Listeria innocua และ Pseudomonas putida ในเนื้อปลานิล และในน้ำที่เก็บเป็นเวลา 72 ชั่วโมง     นอกจากนี้ การวิจัยจำนวนมากยังพบว่า E.O. ice ช่วยรักษาคุณภาพของผลิตภัณฑ์อาหารทะเลอีกด้วย

      การวิจัยที่ศึกษาเกี่ยวกับประสิทธิภาพของ E.O. ice ต่อคุณภาพของอาหารทะเล เช่น Pacific saury (Kim et al. 2006), shrimps (Lin et al.
2013; Wang et al. 2014, 2015; Zhang et al. 2015)  ไม่เพียงแต่ศึกษาเรื่องการเปลี่ยนแปลงของจำนวนเชื้อแบคทีเรียเท่านั้น  แต่ยังศึกษาเรื่องทางเคมีและกายภาพ, การทำงานของเอ็นไซม์, sarcoplasmic proteins, คุณสมบัติทางด้านกลิ่นรส และอายุในการเก็บรักษาอีกด้วย
      Kim et al. (2006) ได้ทดสอบประสิทธิภาพของ E.O. ice เปรียบเทียบกับน้ำแข็งจากน้ำประปา ต่อการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรีย, คุณสมบัติทางเคมี และกลิ่นรสของปลา Pacific saury     พบว่า E.O. ice สามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรีย และชะลอการเกิด volatile-based
nitrogen (VBN) และ thiobarbituric acid reactive substances
(TBARS)     

      Sensory scores พบว่า E.O. ice สามารถยืดอายุการเก็บรักษาของปลา Pacific saury ได้นานขึ้น 4–5 วัน เมื่อเปรียบเทียบกับน้ำแข็งจากน้ำประปา      Volatile amines เช่น TVBN และ trimethylamine oxide (TMAO) เป็นโมเลกุลที่ก่อให้เกิดกลิ่นคาวปลาในผลิตภัณฑ์อาหารทะเล     การยับยั้งการเกิด TVBN และ TMAO ด้วย E.O. ice จะช่วยเพิ่มคุณภาพทางด้านกลิ่นรสของอาหารทะเล

      E.O. ice ที่มีพีเอช 2.5, ORP 1124 mV และ ACC 26 ppm (Lin et al. 2013; Wang et al. 2014) สามารถชะลอการเกิด TVBN และการเปลี่ยนสีของกุ้งได้อย่างมีนัยสำคัญ เป็นเวลา 6 วัน     ปริมาณเชื้อแบคทีเรียที่วัดโดยกระบวนการ polymerase chain reaction denaturing gradient gel electrophoresis (PCRDGGE) ลดลงอย่างมีนัยสำคัญในกุ้งที่เก็บใน E.O. ice ในการทดลองทั้งสอง

      Wang et al. (2015) ใช้ E.O. ice ที่พีเอช 2.3, ORP 1153 mV และ
ACC 44 ppm ในการปรับปรุงคุณภาพและความปลอดภัยของกุ้ง     และพบว่า E.O. ice สามารถยับยั้งการทำงานของเอ็นไซม์ (cathepesin และ polyphenol oxidase (PPO)) โดยไม่ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างชัดเจนในเรื่องของ sarcoplasmic protein profiles
      E.O. ice จึงเป็นเทคโนโลยี่ที่ควรนำมาใช้ในการปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์อาหารทะเล

ตารางที่ 2   การยับยั้งเชื้อจุลชีพบนพื้นผิวที่สัมผัสอาหารด้วย electrolysed oxidising water

ปริมาณเชื้อแบคทีเรียบนพื้นผิว     ++++, เชื้อแบคทีเรียลดลงมากกว่า 4 log CFU/per unit; +++, ระหว่าง 2 และ 4 CFU/per unit;

++, ระหว่าง 1 และ 2 CFU/per unit;+, เชื้อแบคทีเรียลดลงน้อยกว่า 1 log CFU/per unit. –, ไม่ถูกวัด 

การยับยั้งเชื้อจุลชีพบนพื้นผิวที่สัมผัสอาหาร

      E.O. water มีประสิทธิภาพในการทำให้เครื่องมือปราศจากเชื้อ (ตารางที่ 2)     อุปกรณ์เครื่องมือในการประกอบอาหาร สามารถก่อให้เกิดการปนเปื้อนของเชื้อแบคทีเรียในระหว่างการประกอบอาหารได้      มาตรการทางด้านสุขอนามัย และการทำให้ปราศจากเชื้อจะต้องถูกตรวจสอบและรักษาไว้

      มีการศึกษาวิจัยจำนวนมาก ที่ศึกษาเรื่องการใช้ E.O. water ในการฆ่าเชื้อบนพื้นผิวสัมผัส     Venkitanarayanan et al. (1999) ทำการศึกษาถึงประสิทธิภาพของ E.O. water ในการฆ่าเชื้อ E. coli O157:H7 และ L.
monocytogenes บนเขียงพลาสติก     พบว่า การแช่เขียงใน E.O. water ที่ 23 ํC เป็นเวลา 20 นาที, 35 ํC เป็นเวลา 10 นาที และ 45 ํC เป็นเวลา 10 นาที  สามารถลดปริมาณเชื้อ E. coli O157:H7 และ L. monocytogenes ได้อย่างมีนัยสำคัญ
      E.O. water สามารถใช้เป็นสารทำให้ปราศจากเชื้อกับเครื่องแก้ว, เหล็ก,
กระเบื้องเซรามิก (Ceramic Tile) แบบเคลือบและไม่เคลือบ และ  เซรามิคประเภทวิเทรียสไชน่า (Park et al. 2002)      ผลการศึกษาของ Park et al. (2002) พบว่า ไม่พบเชื้อ E. aerogenes และ S. aureus บนพื้นผิวที่ทดสอบ หลังจากแช่ และเขย่าด้วยอัตรา 50 rpm เป็นเวลา 5 นาที

      การเขย่าอาจทำให้ E.O. water ได้สัมผัสกับเชื้อแบคทีเรีย และเข้าในเซลล์แบคทีเรียได้ดีขึ้น     E.O. water ยังถูกศึกษาถึงประสิทธิภาพในการต้านเชื้อแบคทีเรียก่อโรค เช่น L. monocytogenes ใน biofilms และใน
cell suspensions (Kim et al. 2001; Ovissipour et al. 2015;
Rahman et al. 2010; Shiroodi et al. 2016) และได้ผลเป็นอย่างดี

      ประสิทธิภาพของ E.O. water ในการยับยั้งเชื้อ 5-strain รวมกันของ L. monocytogenes biofilms บนพื้นผิวแสตนเลส (หนา 2 มม. ขนาด 7.5 x 11 ซม.) พบว่า E.O. water พีเอช 2.6, ORP 1160 mV และค่าคลอรีน 56 ppm สามารถยับยั้งเชื้อแบคทีเรียได้ 1–5 CFU/coupon หลังทดสอบด้วย E.O. water เป็นเวลา 300 วินาที  จากระดับเชื้อตั้งต้นที่ 10.1 log10 CFU/ml (Kim et al. 2001)      300 วินาที  เป็นเวลาที่สามารถยับยั้งเชื้อ L. monocytogenes biofilm เนื่องจาก E.O. water สามารถเข้าไปในแบคทีเรียที่จับกลุ่มกันอยู่ได้

      ในอุตสาหกรรมอาหารทะเล  มักใช้คลอรีน ในรูปของไฮโปคลอไรท์ เป็นน้ำยาฆ่าเชื้อ     แต่อย่างไรก็ตาม หากเปรียบเทียบกับคลอรีนแล้ว  พบว่า การแช่ใน E.O. water เป็นเวลา 5 นาที มีประสิทธิภาพมากกว่าในการยับยั้งเชื้อ L. monocytogenes พนพื้นแสตนเลส, กระเบื้องเซรามิค และพื้นผิวสัมผัสต่างๆ (Liu et al. 2006)

การใช้ E.O. water ร่วมกับวิธีอื่นๆ

      ในแง่ปฏิบัตินั้น  จะต้องมีขั้นตอนหลายขั้นตอน เพื่อใช้ในการทำให้อาหารมีอายุการเก็บรักษาให้นานที่สุด     โดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า hurdle technology (เทคโนโลยีเฮอร์เดิล):
      โดยการใช้เทคนิคการถนอมอาหารอย่างผสมผสาน เป็นการใช้เทคนิค การถนอมอาหารหลายวิธี     ในอุตสาหกรรมอาหารทะเล  มักจะมีการใช้เทคนิค MAP ร่วมกับเทคโนโลยี่อื่นๆ  เนื่องจาก MAP เป็นวิธีการที่ใช้แพร่หลายที่สุดในการถนอมผลิตภัณฑ์อาหารทะเลสด 

     มีกระบวนการหลายขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับการแปรรูปอาหารทะเล  เริ่มจาก pre-treatment ตามด้วยกระบวนการแปรรูป, การบรรจุหีบห่อ และตบท้ายด้วยการส่งผลิตภัณฑ์เพื่อจำหน่าย

      เพื่อรักษาคุณภาพและความสดใหม่ของสินค้า  จะต้องมีการควบคุมการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรีย     ซึ่งจำเป็นต้องใช้กระบวนการหลายอย่างร่วมกัน ทั้งในขั้นตอนการผลิต, การแบ่งบรรจุ, การขนส่ง และการจัดเรียงในร้าน  จนกว่าสินค้านั้นจะถูกบริโภค
      10 ปีที่ผ่านมา  มีการศึกษาวิจัยมากมาย ที่ศึกษาการใช้ E.O. water ร่วมกับวิธีอื่นๆ (Gomez-Lopez et al. 2015; Mahmoud et al. 2007; Xie et al. 2012; Zhou et al. 2011)      ตัวอย่างเช่น  มีการศึกษาการใช้ E.O. water ร่วมกับ 1% ของน้ำมันหอมระเหย (0.5% carvacrol + 0.5% thymol) ในเนื้อปลาคาร์พ     

      การใช้ E.O. water ร่วมกับสารที่มีฤทธิ์ถนอมอาหารตามธรรมชาติ อาจให้ผลดี     การใช้ E.O. water ร่วมกับไคโตซานในการถนอมปลาปักเป้า (Takifugu obscurus) ระหว่างการเก็บรักษา  พบว่า ได้ผลดีมากกว่าการใช้ carboxymethyl chitosan ร่วมกับ E.O. water ในการยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อแบคทีเรีย, การสลายตัวของ myofibrils และการคงความสดใหม่ของสินค้า (Zhou et al. 2011)     ในการวิจัยนี้ยังสรุปอีกด้วยว่า  การใช้ไคโตซานร่วมกับ E.O. water สามารถยืดอายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์ได้เพิ่มขึ้นจากเดิมถึง 50% 

บทสรุป

        การยืดอายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์อาหารทะเล จำเป็นต้องใช้หลายระบบผสมผสานกัน จากขั้นตอนเริ่มต้นของกระบวนการแปรรูป  ไปจนถึงการจัดเรียงสินค้าในซุปเปอร์มาร์เก็ต       การทำให้เชื้อแบคทีเรียอยู่ในระดับต่ำในขั้นตอน pre-treatment stage ของการแปรรูปอาหารทะเลเป็นสิ่งสำคัญ   แต่ขั้นตอนต่อๆไปในกระบวนการผลิตอาหาร ก็ล้วนแต่มีอิทธิพลต่อคุณภาพของสินค้า      E.O. water เป็นเทคโนโลยี่ที่มีประสิทธิภาพดีในการนำมาใช้เพื่อยืดอายุของผลิตภัณฑ์อาหารทะเลสด, อาหารทะเลแช่แข็ง และอาหารทะเลที่ยังมีชีวิตอยู่      การศึกษาวิจัยจำนวนมาก ได้ยืนยันว่าการใช้ E.O. water และ E.O. ice เป็นสารทำให้ปราศจากเชื้อที่มีประสิทธิภาพสูง  โดยไม่มีผลต่อคุณภาพทางด้านกลิ่นรสสัมผัสของอาหารอย่างชัดเจน