การทำใสและยืดอายุการเก็บรักษาของไวน์ข้าวหวานปรุงอาหารด้วยการกรองแบบอัลตราฟิลเตรชัน

Abstract

มิรินเป็นหนึ่งในเครื่องปรุงรสที่สำคัญสำหรับอาหารญี่ปุ่น ผลิตจากข้าว และแอลกอฮอล์ โดยแบ่งออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่ Hon mirin, Blended mirin และ Cooking sweet rice wine (ไวน์ข้าวหวานปรุงอาหาร) โดยไวน์ข้าวหวานปรุงอาหารเป็นมิรินที่มีราคาถูก นิยมใช้ทั่วไป ซึ่งได้จากการหมักแป้ง และโปรตีนในข้าวให้เป็นน้ำตาล และกรดอะมิโน แล้วเติมแอลกอฮอล์ให้มีปริมาณร้อยละ 14 ในงานวิจัยนี้จะผลิตมิรินด้วยวิธีดังกล่าวด้วยข้าวเหนียวไทย สายพันธุ์ กข 6 นำมาผ่านกระบวนการหมักโดยเชื้อราที่เหมาะสมที่สุดจาก 2 สายพันธุ์ ได้แก่ Aspergillus oryzae และ Amylomyces rouxii ไวน์ข้าวหวานปรุงอาหารที่ได้จะต้องมีสีเหลืองอ่อนใสและสามารถเก็บรักษาได้ในอุณหภูมิห้องโดยไม่เกิดการตกตะกอนหรือเน่าเสีย ดังนั้นจึงใช้กระบวนการกรองแบบอัลตราฟิลเทรชัน (Ultrafiltration, UF) เพื่อลดจำนวนจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดการเน่าเสียและกำจัดโปรตีนบางส่วนที่ทำให้เกิดความขุ่น (Haze) โดยเลือกใช้เยื่อแผ่นที่มีค่าการกักโมเลกุล (Molecular weight cut off, MWCO) ที่ 10 kDa และ 100 kDa จากผลการทดลองพบว่า Aspergillus oryzae เป็นสายพันธุ์เชื้อราที่มีความเหมาะสมในการผลิตไวน์ข้าวหวานปรุงอาหาร เนื่องจากน้ำต้อยที่ได้จากการหมักมีปริมาณโปรตีนสูงกว่า มีค่าระดับการย่อยสลายของโปรตีนสูงกว่า มีร้อยละผลผลิตสูงกว่าและใช้เวลาในการหมักน้อยกว่าการหมักโดยใช้ Amylomyces rouxii ดังนั้นจึงเลือกใช้ Aspergillus oryzae เป็นเชื้อราในการทำกล้าเชื้อ ในกระบวนการกรองแบบอัลตราฟิลเทรชันพบว่ามีความจำเป็นที่ต้องนำน้ำต้อยที่ได้มาผ่านกระบวนการจัดการเบื้องต้นด้วยการกรองหยาบด้วยผ้าขาวบางแล้วทิ้งให้ตกตะกอนตามธรรมชาติเป็นเวลา 24 ชั่วโมงก่อนนำไปกรองด้วยเยื่อแผ่นเพื่อลดความต้านทานที่มีต่อการกรองแบบอัลตราฟิลเทรชัน การกรองของไวน์ข้าวหวานปรุงอาหารผ่านเยื่อแผ่นที่มีค่ากักโมเลกุลที่ 10 kDa และ 100 kDa พบว่าช่วงแรกของการกรอง อัตราเร็วการกรองของเยื่อแผ่นมีค่ากักโมเลกุลที่ 100 kDa สูงกว่าอัตราเร็วการกรองของเยื่อแผ่นมีค่ากักโมเลกุลที่ 10 kDa แต่อัตราการลดลงของอัตราเร็วการกรองมีความแตกต่างกันอย่างชัดเจน โดยที่อัตราเร็วการกรองของเยื่อแผ่นที่มีค่ากักโมเลกุลที่ 100 kDa จะลดลงรวดเร็วกว่าอัตราเร็วการกรองของเยื่อแผ่นมีค่ากักโมเลกุลที่ 10 kDa และจะลดลงจนมีอัตราเร็วการกรองที่ใกล้เคียงกับอัตราเร็วการกรองของเยื่อแผ่นมีค่ากักโมเลกุลที่ 10 kDa ในช่วงเวลาต่อไป เมื่อพิจารณารูปแบบความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างพารามิเตอร์ 2 ตัวใน อัตราเร็วการกรอง (q) ปริมาตรฟิลเทรต (v) และระยะเวลาในการกรอง (t) ของโมเดลอุดตันการกรองในรูปแบบต่างๆ กระบวนการกรองแบบอัลตราฟิลเทรชันโดยใช้เยื่อแผ่นที่มีค่าการกักโมเลกุลที่ 10 kDa และ100 kDa มีกลไกการกรองแบบเกิดเค้กร่วมกับกลไกการกำจัดการอุดตันหรือเค้กกรองนั้นๆด้วยแรงเฉือนอันเนื่องมาจากการไหลขวาง แต่เยื่อแผ่นที่มีค่ากักโมเลกุลที่ 100kDa มีการอุดตันภายในเกิดขึ้นร่วมอยู่ด้วยอย่างชัดเจน และเมื่อเปรียบเทียบจำนวนยีสต์และราในไวน์ข้าวหวานปรุงอาหารหลังกรองกับก่อนกรอง พบว่าการกรองด้วยเยื่อแผ่นที่มีค่ากากรกักโมเลกุลทั้ง 2 ขนาดสามารถลดปริมาณยีสต์และราได้ถึง 5 log CFU/ml เมื่อพิจารณาสมบัติทางกายภาพด้านสี และความขุ่น พบว่าไวน์ข้าวหวานปรุงอาหารที่ผ่านการกรองด้วยเยื่อแผ่นมีค่ากักโมเลกุลที่ 10 kDa มีสีที่แตกต่างกับมิรินทางการค้าอย่างมีนัยสำคัญ (p≤0.05) แต่ในกรณีที่ใช้เยื่อแผ่นมีค่ากักโมเลกุลที่ 100 kDa พบว่าไม่มีความแตกต่างกับมิรินทางการค้าอย่างมีนัยสำคัญ (p>0.05) ขณะที่ความขุ่นของไวน์ข้าวหวานปรุงอาหารที่ผ่านการกรองด้วยเยื่อแผ่นเยื่อแผ่นมีค่ากักโมเลกุลที่ 10 kDa และ 100 kDa ไม่มีความแตกต่างกับมิรินทางการค้าอย่างมีนัยสำคัญ (p>0.05) นอกจากนี้เมื่อเก็บรักษาที่อุณหภูมิห้องเป็นเวลา 1, 3 และ 5 เดือน ไม่พบเชื้อจุลินทรีย์และการเปลี่ยนแปลงของสีและความขุ่นในไวน์ข้าวหวานปรุงอาหารที่ผ่านการกรอง