มารู้จัก L-Arabinose กัน
ปฎิเสธไม่ได้ว่าทุนจีนได้เดินหน้าบุกไปทั่วโลก ในไทยก็ไม่แพ้ใครในโลกครับ ด้วยคำถามใน inbox ที่เริ่มหนาหูมากขึ้นกับสารให้ความหวานที่ชื่อ Arabinose ที่พบเห็นได้ตามร้านชาผลไม้ต่างๆ ที่เคลมว่า 0แคล มันคืออะไรกันนะ
เดิมทีผมมองแค่ระบบการผลิต ก็เพียงพอที่จะจัดหมวดได้ เพราะใช้วิธีเดิมๆคือนำพืชผลมาเข้ากระบวนการแล้วสร้าง/แยก/สกัด เอาของที่ต้องการออกมา จบสิ้นกระบวนไม่ต่างอะไรกับ แอลลูโลส อิริททริทอล หรือสารพัดสารหวานต่างๆ เพราะความหวานคือโมเลกุลคาร์บ จะจัดเรียงจัดดึงตัดต่อศัลยกรรมอย่างไร ก็อยู่ในคอกเดียวกันอยู่ดี
แต่คิดไปคิดมา รวบรวมข้อมูลมาเล่าสู่กันฟัง ก็ไม่น่าจะเสียอะไร แต่บอกได้ก่อนที่จะลงไปยาวๆข้างล่างว่า มันก็คือข้อมูลประเภท #กูต้องรู้มั๊ย นั่นละครับ โอเค let’s go
Arabinose คืออะไร
Arabinose เป็นน้ำตาลโมโนแซ็กคาไรด์ที่มีอะตอมคาร์บอน 5 อะตอม (monosaccharide) หรือน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว คล้ายกับกลูโคสและฟรักโทส น้องเป็นน้ำตาลชนิดหนึ่งที่พบได้ในเส้นใยพืช เช่น เฮมิเซลลูโลส (hemicellulose) ในพืชต่างๆ มีสูตรเคมีเป็น C₅H₁₀O₅ (เห็นมะ จัดเรียงโมเลกุลอิงคาร์บอน) และมีสองรูปแบบที่สำคัญคือ D-arabinose และ L-arabinose ซึ่งเป็นรูปแบบไอโซเมอร์ของกันและกัน โดยรูปแบบที่พบมากที่สุดคือ L-arabinose ดังนั้นเราจะมาพูดถึง L-arabinose ตัวเอกของเราในครั้งนี้ครับ
นิยามข้างบนนั้น ก็เหมือนกับสารหวานอื่นๆครับ คือ พยายามบอกว่าในธรรมชาติจะเจอมันยังไง มันมาจากไหนต้นอะไร บลา บลา บลา แต่เอาความจริงโลก ในด้านอุตสาหกรรมนั้น ทุกอย่าง “ต้องสร้าง” ขึ้นมาครับ
การผลิต Arabinose ในระดับอุตสาหกรรมโดยทั่วไปมักจะมาจากวัตถุดิบที่มีเส้นใยพืชหรือเฮมิเซลลูโลส (hemicellulose) เช่น ซังข้าวโพด กากอ้อย หรือวัสดุจากพืชอื่นๆ ที่มีปริมาณ Arabinose สูง ขั้นตอนการผลิต Arabinose ในระดับอุตสาหกรรมสามารถสรุปได้คร่าวๆประมาณนี้ครับ
1. การเตรียมวัตถุดิบ
- วัตถุดิบที่มีเส้นใยพืชหรือเฮมิเซลลูโลสจะถูกบดหรือสับเป็นชิ้นเล็กๆ เพื่อเพิ่มพื้นที่ผิวและเตรียมพร้อมสำหรับขั้นตอนการสกัดต่อไป (วัตถุดิบที่ใช้บ่อยในกระบวนการนี้ ได้แก่ กากอ้อย ซังข้าวโพด ชานอ้อย ที่มีปริมาณเฮมิเซลลูโลสสูง)
2. การสกัดเฮมิเซลลูโลส
- วัตถุดิบที่เตรียมไว้จะถูกนำไปสกัดเฮมิเซลลูโลสโดยใช้สารละลายประเภทกรด (เช่น กรดซัลฟูริก) หรือสารละลายด่าง (เช่น โซเดียมไฮดรอกไซด์) เพื่อแยกเฮมิเซลลูโลสออกจากเส้นใยพืช เฮมิเซลลูโลสจะละลายในสารละลายกรดหรือด่าง และสารละลายนี้จะถูกแยกออกจากส่วนที่ไม่ละลายได้ เช่น เซลลูโลสและลิกนิน
3. การแยก Arabinose จากเฮมิเซลลูโลส
- สารละลายเฮมิเซลลูโลสที่ได้จากการสกัดจะเข้าสู่กระบวนการไฮโดรไลซ์ (hydrolyzed) โดยการใช้เอนไซม์หรือกรด เพื่อย่อยสลายโพลีแซ็กคาไรด์ (polysaccharides) ในเฮมิเซลลูโลสให้เป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว ได้แก่ Arabinose, Xylose และน้ำตาลอื่นๆ Arabinose ที่ได้ก็จะอยู่ในรูปของสารละลายน้ำตาลร่วมกับน้ำตาลชนิดอื่นๆ ซึ่งต้องนำมาแยกออกจากกัน ** ซึ่งถ้าใครจำได้จากรายการ #บอกเล่า90บวก1 เคยแจงให้เห็นแล้วว่า กระบวนการไฮโดรไลซ์นี่แหละ ตัวหลักในการผลิตสารหวานเลย
4. การแยกและการทำให้บริสุทธิ์ (Purification)
- สารละลายน้ำตาลที่มี Arabinose ในนั้นปะปนกับน้ำตาลชนิดอื่น ก็จะถูกนำไปผ่านกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ ซึ่งมักใช้วิธีการตกตะกอน (precipitation) การใช้สารดูดซับ (adsorption) หรือการใช้เทคนิคโครมาโตกราฟี (chromatography) เพื่อแยก Arabinose ออกจากน้ำตาลชนิดอื่นๆ การตกตะกอนด้วยสารเคมี เช่น แคลเซียมไฮดรอกไซด์ (Ca(OH)₂) สามารถใช้ในการตกตะกอนน้ำตาลที่ไม่ต้องการออกไปได้ ส่วนการใช้เทคนิคโครมาโตกราฟี อาจใช้เพื่อตรวจสอบความบริสุทธิ์และแยก Arabinose ออกจากสารอื่นๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
5. การตกผลึก (Crystallization)
- Arabinose ที่ถูกแยกออกมาจะถูกนำไปผ่านกระบวนการตกผลึกเพื่อให้ได้ Arabinose ในรูปผลึกแข็ง การตกผลึกนี้อาจใช้วิธีการระเหยน้ำออกจากสารละลายหรือการควบคุมอุณหภูมิและความดัน Arabinose จะตกผลึกออกมาหลังจากที่สารละลายถูกทำให้เข้มข้นขึ้นและเย็นตัวลง
6. การทำให้แห้งและการบรรจุ
- ผลึก Arabinose ที่ได้จะถูกทำให้แห้งด้วยวิธีการอบแห้ง (drying) หรือการใช้เครื่องเป่าลมร้อนเพื่อขจัดความชื้นที่เหลือ ก่อนจะถูกบรรจุลงในบรรจุภัณฑ์ที่เหมาะสมเพื่อการจัดเก็บและการจัดจำหน่าย
เป็นสารที่มี 2 คุณสมบัติในตัวเดียว
Arabinose เป็นทั้ง สารต้านการดูดซึมน้ำตาลทราย และ สารให้ความหวาน ในตัวเดียวกัน
Arabinose มีคุณสมบัติที่ช่วยในการบล็อกการดูดซึมน้ำตาล (sugar blocking) โดยทำหน้าที่ในการยับยั้งเอนไซม์ที่ชื่อว่า ซูเครส (sucrase) ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ทำหน้าที่ในการย่อยน้ำตาลซูโครส (sucrose) ให้เป็นกลูโคส (glucose) และฟรุกโทส (fructose) ในลำไส้เล็ก โดยที่
การใช้ Arabinose ในการบล็อกน้ำตาล (Sugar Absorption Blocker)
- ยับยั้งเอนไซม์ซูเครส: Arabinose มีโครงสร้างที่คล้ายกับน้ำตาลซูโครส ทำให้สามารถจับกับเอนไซม์ซูเครสได้ เมื่อ Arabinose จับกับเอนไซม์ซูเครส จะทำให้เอนไซม์ไม่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในการย่อยสลายน้ำตาลซูโครสไปเป็นกลูโคสและฟรุกโทส ส่งผลให้น้ำตาลซูโครสไม่ถูกย่อยและไม่ถูกดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือด
- ลดการดูดซึมน้ำตาลเข้าสู่กระแสเลือด: เนื่องจากซูโครสไม่ได้ถูกย่อยสลายออกเป็นน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยว กลูโคสและฟรุกโทสที่ดูดซึมเข้าสู่กระแสเลือดในลำไส้เล็กได้ จึงลดปริมาณน้ำตาลที่เข้าสู่กระแสเลือดและลดการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำตาลในเลือดหลังจากรับประทานอาหารที่มีน้ำตาลสูง
Arabinose สามารถลดการดูดซึมน้ำตาลทรายได้ประมาณ 30% – 60% โดยขึ้นอยู่กับปริมาณที่ใช้และเงื่อนไขเฉพาะของผู้บริโภค เช่น ชนิดของอาหารและระบบย่อยอาหารของแต่ละบุคคล
แต่ทั้งนี้ด้วยฟังก์ชั่น “ยับยั้งเอนไซม์” นั้นต้องการศึกษาเพิ่มเติมต่อไปว่า การเข้ารบกวนเอนไซม์นั้นจะมีผลกระทบต่อสุขภาพระยะยาวเช่นไรครับ
การใช้ Arabinose เป็นสารต้านการดูดซึมน้ำตาลทราย (sugar absorption blocker) มักเกี่ยวข้องกับการผสมกับน้ำตาลทรายหรือผลิตภัณฑ์อาหารที่มีน้ำตาลทราย เพื่อช่วยลดการดูดซึมของน้ำตาลเข้าสู่กระแสเลือดหลังการบริโภค Arabinose อาจถูกผสมโดยตรงกับน้ำตาลทรายในอัตราส่วนที่กำหนด (เช่น ผสมในอัตราส่วน 5-10% ของน้ำตาลทั้งหมด) เพื่อช่วยลดการดูดซึมซูโครสเข้าสู่ร่างกาย โดยมีการ ใช้ในผลิตภัณฑ์ต่างๆ เช่น ขนมปัง ขนมอบ ขนมหวาน หรือน้ำอัดลมที่ต้องการลดผลกระทบของน้ำตาลต่อระดับน้ำตาลในเลือด Arabinose อาจถูกเติมลงในอาหารหรือเครื่องดื่มที่มีน้ำตาลสูง เช่น น้ำอัดลม น้ำผลไม้ ขนมหวาน หรือขนมขบเคี้ยว เพื่อช่วยยับยั้งการดูดซึมน้ำตาล ด้วยเช่นกัน
การใช้ Arabinose เป็นสารให้ความหวาน (Sweetener)
Arabinose เป็นน้ำตาลชนิดหนึ่งที่สามารถใช้เป็นสารให้ความหวานแทนน้ำตาลทั่วไปในอาหารและเครื่องดื่มได้ แต่จะมีความหวานน้อยกว่าน้ำตาลทราย (ซูโครส) ประมาณ 50-70% Arabinose มีค่า GI ที่ต่ำมาก โดยทั่วไปถูกจัดอยู่ในกลุ่มน้ำตาลที่มีค่า GI ต่ำ(แม้จะไม่มีการระบุค่า GI ที่แน่นอนในฐานข้อมูลดัชนีน้ำตาลมาตรฐาน แต่จากการศึกษาบางชิ้นพบว่าค่า GI ของ Arabinose อยู่ที่ประมาณ 2-5)
ข้อควรระวังในการใช้ Arabinose
แม้ว่า Arabinose จะมีประโยชน์ในแง่ของการบล็อกการดูดซึมน้ำตาลและช่วยควบคุมระดับน้ำตาลในเลือด แต่ก็มีข้อเสียที่ควรพิจารณา ดังนี้:
การบริโภค Arabinose ในปริมาณสูงอาจทำให้เกิดผลข้างเคียงต่อระบบทางเดินอาหาร เช่น ท้องอืด ท้องเฟ้อ ท้องเสีย หรือเกิดแก๊สในลำไส้ เนื่องจาก Arabinose ไม่ถูกย่อยและดูดซึมเข้าสู่ร่างกายได้ทั้งหมด ซึ่งสามารถส่งผลต่อผู้ที่มีระบบทางเดินอาหารที่ไวต่อสารกระตุ้นได้
การใช้ในปริมาณมากอาจไม่ได้ผลดีเสมอไป แม้ว่า Arabinose จะช่วยลดการดูดซึมน้ำตาล แต่การใช้ในปริมาณมากเกินไปไม่ได้ทำให้เกิดผลดีเสมอไป เนื่องจากระบบการทำงานของร่างกายมีข้อจำกัดในการดูดซึมสารบางอย่าง การใช้ Arabinose ในปริมาณมากอาจไม่เพิ่มประสิทธิภาพในการบล็อกการดูดซึมน้ำตาล
การวิจัยยังไม่ครบถ้วน: แม้ว่าจะมีการศึกษาเกี่ยวกับประโยชน์ของ Arabinose แต่การวิจัยเกี่ยวกับการใช้ในระยะยาว การใช้ในปริมาณมาก และผลกระทบต่อสุขภาพยังคงจำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติม โดยเฉพาะผลต่อสุขภาพในกลุ่มผู้ป่วยโรคเรื้อรังหรือผู้สูงอายุ
ผลกระทบกับจุลิทรีย์ในลำไส้
การบริโภค Arabinose อาจส่งเสริมการเจริญเติบโตของแบคทีเรียบางสายพันธุ์ในลำไส้ ซึ่งอาจมีทั้งผลดีและผลเสีย รวมถึง อาจส่งผลต่อความหลากหลายของจุลินทรีย์ในลำไส้
Arabinose เป็นสารให้ความหวานแบบธรรมชาติหรือไม่
ด้วยกระบวนการผลิตที่ต้องผ่านกระบวนการ โดยเฉพาะการใช้เอนไซม์ในการสร้างจากใยพืช จึงเรียกว่าธรรมชาติได้ไม่เต็มปาก กรณีเดียวกับ แอลลูโลส อิริททริทอล และอื่นๆ ที่เป็นสารที่พบได้ในธรรมชาติ แต่กระบวนการอุตสาหกรรมการผลิต ไม่ได้เกิดจากธรรมชาติ
แหล่งผลิตและการใช้ Arabinose ในประเทศจีน
ในประเทศจีน ตอนนี้ถือว่าเป็นแหล่งผลิตแหล่งใหญ่ของโลก ไม่ว่าจะเป็น บริษัทในประเทศที่มีขนาดใหญ่ได้แก่ Jinan Healtang Biotech Co., Ltd., Xiamen Thomson Biotech Co., Ltd., Shandong Futase Co., Ltd., Jilin Huakang Pharmaceutical, Danisco (China) Co., Ltd., และ Shandong Longlive Biotech Co., Ltd., Shandong Tanglikang Co., Ltd.
ในจำนวนนี้ Jinan Healtang Biotech Co., Ltd. เป็นผู้ผลิตน้ำตาล L-arabinose รายใหญ่ที่สุดในประเทศจีน ซึ่งมีอุปกรณ์ผลิตขนาด 1,000 ตันเป็นเครื่องแรกของโลก ดังนั้นไม่ต้องแปลกใจที่สินค้าจากจีน จะมีเจ้า Arabinose ใช้เป็นสารให้ความหวาน
การใช้ Arabinose ในประเทศจีนเป็นประเด็นที่น่าสนใจครับ จากข้อมูลที่มีอยู่ ประเทศจีนมีการใช้ Arabinose เป็นสารให้ความหวานทางเลือกในผลิตภัณฑ์อาหารและเครื่องดื่มอย่างแพร่หลาย รวมถึงการใช้แทนน้ำตาลทรายในเครื่องดื่มบางชนิด นอกจากเครื่องดื่ม ยังพบการใช้ Arabinose ในผลิตภัณฑ์อื่นๆ เช่น ขนมขบเคี้ยว เพราะ จีนเป็นหนึ่งในผู้ผลิต Arabinose รายใหญ่ของโลกและรัฐบาลจีนได้อนุมัติให้ใช้ Arabinose เป็นส่วนผสมในอาหารและเครื่องดื่ม ซึ่งส่งเสริมการใช้งานในอุตสาหกรรมอาหาร รวมถึง อยู่ใน list ของ GRAS (Generally recognized as safe) ของอเมริกา ว่าเป็นสารเคมีที่ผ่านการรับรองโดยองค์การอาหารและยา ( FAD) ว่าสามารถใช้เติมลงไปในอาหารได้อย่างปลอดภัย (สารที่ได้รับรองว่า เป็น GRAS ส่วนใหญ่ จะไม่จำกัดปริมาณการใช้ แต่จะให้ใช้เท่าที่จำเป็น เป็นไปตาม GMP)
