ฆ่าเชื้อโรคโดยไม่ทำลายอาหาร

ครั้งแล้วครั้งเล่าที่สื่อสั่นสะเทือนด้วยเรื่องอื้อฉาวเกี่ยวกับอาหารปนเปื้อน ผู้คนหลายพันคนในประเทศที่พัฒนาแล้วล้มป่วยหลังจากรับประทานอาหารที่ปนเปื้อน อาหารเน่าเสีย หรืออาหารเจือปน จำนวนสินค้าที่ถอนออกจากการขายเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง

รายการภัยคุกคามต่อความปลอดภัยของอาหารรวมถึงผู้ที่บริโภคอาหารเหล่านี้นั้นยาวนานกว่าเชื้อก่อโรคที่รู้จักกันดี เช่น ซัลโมเนลลา โนโรไวรัส หรือผู้ที่มีชื่อเสียงที่น่าอับอายเป็นพิเศษ

แม้จะมีการเฝ้าระวังอุตสาหกรรมและการใช้เทคโนโลยีการถนอมอาหารหลายประเภท เช่น การอบชุบด้วยความร้อนและการฉายรังสี ผู้คนยังคงเจ็บป่วยและเสียชีวิตจากอาหารที่มีการปนเปื้อนและไม่ดีต่อสุขภาพ

ความท้าทายคือการหาวิธีที่ปรับขนาดได้ซึ่งจะฆ่าจุลินทรีย์ที่เป็นอันตรายในขณะที่ยังคงรสชาติและคุณค่าทางโภชนาการไว้ ไม่ใช่เรื่องง่าย เนื่องจากการฆ่าเชื้อจุลินทรีย์หลายวิธีมักจะทำให้ตัวเลขเหล่านี้เสื่อมโทรม ทำลายวิตามิน หรือเปลี่ยนโครงสร้างของอาหาร กล่าวอีกนัยหนึ่งผักกาดหอมที่ต้มอาจเก็บไว้ แต่ผลการทำอาหารจะไม่ดี

พลาสม่าเย็นและความดันสูง

ในหลายวิธีในการฆ่าเชื้ออาหาร ตั้งแต่ไมโครเวฟไปจนถึงรังสีอัลตราไวโอเลตและโอโซนแบบพัลซิ่ง เทคโนโลยีใหม่สองชนิดเป็นที่สนใจอย่างมาก ได้แก่ พลาสมาเย็นและการแปรรูปด้วยความดันสูง ทั้งคู่จะไม่แก้ปัญหาทั้งหมด แต่ทั้งสองสามารถช่วยปรับปรุงความมั่นคงของแหล่งอาหารได้ ในการศึกษาหนึ่งที่ดำเนินการในเยอรมนีในปี 2010 นักวิทยาศาสตร์ด้านโภชนาการสามารถกำจัดสายพันธุ์บางสายพันธุ์ที่ทำให้เกิดอาการอาหารเป็นพิษได้มากกว่า 20% ภายใน 99,99 วินาทีหลังจากใช้พลาสมาเย็น

พลาสม่าเย็น มันเป็นสารที่มีปฏิกิริยาสูงซึ่งประกอบด้วยโฟตอน อิเล็กตรอนอิสระ และอะตอมและโมเลกุลที่มีประจุซึ่งสามารถปิดการทำงานของจุลินทรีย์ได้ ปฏิกิริยาในพลาสมายังสร้างพลังงานในรูปของแสงอัลตราไวโอเลต ซึ่งทำลาย DNA ของจุลินทรีย์

การใช้พลาสมาเย็น

การประมวลผลแรงดันสูง (HPP) เป็นกระบวนการทางกลที่สร้างแรงกดดันอย่างมากต่ออาหาร อย่างไรก็ตาม มันยังคงรสชาติและคุณค่าทางโภชนาการเอาไว้ ซึ่งเป็นเหตุผลที่นักวิทยาศาสตร์มองว่ามันเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการต่อสู้กับจุลินทรีย์ในอาหารที่มีความชื้นต่ำ เนื้อสัตว์ และแม้แต่ผักบางชนิด HPS เป็นแนวคิดเก่า เบิร์ต โฮล์มส์ ไฮต์ นักวิจัยด้านการเกษตร รายงานการใช้งานครั้งแรกในปี พ.ศ. 1899 ขณะที่มองหาวิธีลดการเน่าเสียในนมวัว อย่างไรก็ตาม ในสมัยของเขา การติดตั้งที่จำเป็นสำหรับโรงไฟฟ้าพลังน้ำนั้นซับซ้อนมากและมีราคาแพงในการสร้าง

นักวิทยาศาสตร์ไม่เข้าใจอย่างถ่องแท้ว่า HPP ยับยั้งแบคทีเรียและไวรัสได้อย่างไรในขณะที่ทิ้งอาหารไว้โดยไม่มีใครแตะต้อง พวกเขารู้ว่าวิธีนี้จะโจมตีพันธะเคมีที่อ่อนแอลงซึ่งอาจมีความสำคัญต่อการทำงานของเอนไซม์จากแบคทีเรียและโปรตีนอื่นๆ ในเวลาเดียวกัน HPP มีผลจำกัดต่อพันธะโควาเลนต์ ดังนั้นสารเคมีที่ส่งผลต่อสี รสชาติ และคุณค่าทางโภชนาการของอาหารจึงแทบไม่ถูกแตะต้อง และเนื่องจากผนังเซลล์พืชมีความแข็งแรงกว่าเยื่อหุ้มเซลล์จุลินทรีย์ พวกมันจึงดูทนต่อแรงกดดันได้ดีกว่า

การทำลายเซลล์จุลินทรีย์ด้วยวิธีการกด

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมานี้เรียกว่า วิธีการ "กีดขวาง" โลธาร์ ไลสต์เนอร์ ผู้ผสมผสานเทคนิคการสุขาภิบาลหลายอย่างเพื่อฆ่าเชื้อโรคให้ได้มากที่สุด

บวกกับการจัดการขยะ

ตามที่นักวิทยาศาสตร์กล่าว วิธีที่ง่ายที่สุดในการรับรองความปลอดภัยของอาหารคือต้องแน่ใจว่าอาหารนั้นสะอาด มีคุณภาพดี และมีแหล่งกำเนิดที่รู้จัก เครือข่ายค้าปลีกขนาดใหญ่ เช่น Walmart ในสหรัฐอเมริกาและ Carrefour ในยุโรปได้ใช้เทคโนโลยีบล็อคเชน () ร่วมกับเซ็นเซอร์และรหัสที่สแกนเพื่อควบคุมกระบวนการจัดส่ง แหล่งกำเนิด และคุณภาพของอาหารมาระยะหนึ่งแล้ว วิธีการเหล่านี้ยังสามารถช่วยในการต่อสู้เพื่อลดเศษอาหาร ตามรายงานของ Boston Consulting Group (BCG) อาหารประมาณ 1,6 พันล้านตันถูกทิ้งทั่วโลกทุกปี และหากไม่มีการดำเนินการใดๆ เกี่ยวกับเรื่องนี้ ตัวเลขนี้อาจเพิ่มขึ้นเป็น 2030 พันล้านภายในปี 2,1 ของเสียมีอยู่ตลอดทั้งห่วงโซ่คุณค่า: จากโรงงาน การผลิตไปจนถึงการแปรรูปและการจัดเก็บ การแปรรูปและการบรรจุ การจัดจำหน่ายและการขายปลีก และในที่สุดก็กลับมาเกิดใหม่อีกครั้งในขั้นสุดท้าย การต่อสู้เพื่อความปลอดภัยของอาหารนำไปสู่การลดของเสียตามธรรมชาติ ท้ายที่สุดแล้ว อาหารที่ไม่ได้รับความเสียหายจากจุลินทรีย์และเชื้อโรคก็ถูกโยนทิ้งไปในระดับที่น้อยกว่า

ขนาดของเศษอาหารในโลก

วิธีเก่าและใหม่ในการต่อสู้เพื่ออาหารที่ปลอดภัย

• การอบชุบด้วยความร้อน - กลุ่มนี้มีวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย เช่น การพาสเจอร์ไรส์ เช่น การทำลายจุลินทรีย์และโปรตีนที่เป็นอันตราย ข้อเสียของพวกเขาคือพวกเขาลดรสชาติและคุณค่าทางโภชนาการของผลิตภัณฑ์และอุณหภูมิที่สูงไม่ทำลายเชื้อโรคทั้งหมด
• การฉายรังสีเป็นเทคนิคที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารเพื่อให้อาหารสัมผัสกับรังสีอิเลคตรอน รังสีเอกซ์ หรือรังสีแกมมาที่ทำลาย DNA, RNA หรือโครงสร้างทางเคมีอื่น ๆ ที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต ปัญหาคือไม่สามารถขจัดมลพิษออกไปได้ นอกจากนี้ยังมีข้อกังวลมากมายเกี่ยวกับปริมาณรังสีที่ผู้ปฏิบัติงานด้านอาหารและผู้บริโภคต้องบริโภค
• การใช้แรงดันสูง - วิธีนี้ขัดขวางการผลิตโปรตีนที่เป็นอันตรายหรือทำลายโครงสร้างเซลล์ของจุลินทรีย์ เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีปริมาณน้ำน้อยและไม่ทำลายผลิตภัณฑ์ด้วยตัวเอง ข้อเสียคือค่าใช้จ่ายในการติดตั้งที่สูงและอาจทำลายเนื้อเยื่ออาหารที่ละเอียดอ่อนกว่าได้ วิธีนี้ยังไม่สามารถฆ่าเชื้อสปอร์ของแบคทีเรียบางชนิดได้
• พลาสมาเย็นเป็นเทคโนโลยีที่อยู่ระหว่างการพัฒนาซึ่งยังไม่ได้อธิบายหลักการอย่างครบถ้วน สันนิษฐานว่าอนุมูลออกซิเจนที่เกิดขึ้นในกระบวนการเหล่านี้ซึ่งทำลายเซลล์จุลินทรีย์
• รังสี UV เป็นวิธีการที่ใช้ในอุตสาหกรรมที่ทำลายโครงสร้าง DNA และ RNA ของสิ่งมีชีวิตที่เป็นอันตราย พบว่าแสงอัลตราไวโอเลตแบบพัลซ์นั้นเหมาะสมกว่าสำหรับการยับยั้งจุลินทรีย์ ข้อเสียคือ: ความร้อนที่พื้นผิวของผลิตภัณฑ์ในระหว่างการเปิดรับแสงเป็นเวลานาน และความกังวลเกี่ยวกับสุขภาพของคนงานในสถานประกอบการอุตสาหกรรมที่ใช้รังสียูวี
• Ozonation ซึ่งเป็นรูปแบบ allotropic ของออกซิเจนในรูปของเหลวหรือก๊าซ เป็นสารฆ่าเชื้อแบคทีเรียที่มีประสิทธิภาพซึ่งทำลายเยื่อหุ้มเซลล์และโครงสร้างอื่น ๆ ของสิ่งมีชีวิต น่าเสียดายที่การออกซิเดชั่นอาจทำให้คุณภาพของอาหารลดลงได้ นอกจากนี้ การควบคุมความสม่ำเสมอของกระบวนการทั้งหมดไม่ใช่เรื่องง่าย
• ออกซิเดชันด้วยสารเคมี (เช่น ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ กรดเปอร์อะซิติก สารประกอบคลอรีน) - ใช้ในอุตสาหกรรมบรรจุภัณฑ์อาหาร ทำลายเยื่อหุ้มเซลล์และโครงสร้างอื่นๆ ของสิ่งมีชีวิต ข้อดีคือความเรียบง่ายและต้นทุนในการติดตั้งค่อนข้างต่ำ เช่นเดียวกับการเกิดออกซิเดชันใดๆ กระบวนการเหล่านี้ก็ส่งผลต่อคุณภาพอาหารเช่นกัน นอกจากนี้ สารคลอรีนสามารถก่อมะเร็งได้
• การใช้คลื่นวิทยุและไมโครเวฟ - ผลของคลื่นวิทยุต่ออาหารเป็นเรื่องของการทดลองเบื้องต้น แม้ว่าไมโครเวฟ (กำลังสูงกว่า) จะถูกนำมาใช้ในเตาไมโครเวฟแล้วก็ตาม วิธีการเหล่านี้เป็นการผสมผสานระหว่างการรักษาความร้อนและการฉายรังสี หากประสบความสำเร็จ คลื่นวิทยุและไมโครเวฟอาจเป็นทางเลือกแทนวิธีการบรรจุอาหารและสุขอนามัยอื่นๆ อีกมากมาย