เทคโนโลยีเอ็นไซม์นำโปรตีนที่จำเป็นต่อชีวิตมาทำงานเพื่อส่งมอบโซลูชั่นอาหารระดับโลกที่ยั่งยืน

เอ็นไซม์เป็นโปรตีนที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิต มีอยู่ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด รวมทั้งจุลินทรีย์ เอ็นไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ซึ่งหมายความว่าจะเร่งปฏิกิริยาประเภทต่างๆ ในร่างกาย เช่น เอ็นไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการย่อยอาหารเผาผลาญอาหาร ให้พลังงานสำหรับกระบวนการทางชีววิทยาที่สำคัญ

ในร่างกายมนุษย์เพียงอย่างเดียว มีเอ็นไซม์มากกว่า 3,000 ชนิดที่พบได้ทุกที่ตั้งแต่น้ำลายไปจนถึงกระเพาะอาหารและตับ บางชนิดทำงานเพื่อทำลายแอลกอฮอล์ บางชนิดก็เพื่อบำรุงเซลล์ผิว เอ็นไซม์แต่ละชนิดมีรูปร่างเฉพาะตัวที่กำหนดชนิดของสารหรือสารตั้งต้นที่มันสามารถทำปฏิกิริยากับได้ เพื่อให้เกิดปฏิกิริยาขึ้น โมเลกุลของสารตั้งต้นจะต้องตรงกับรูปร่างของแอคทีฟไซต์ของเอนไซม์อย่างแม่นยำ—ในลักษณะที่กุญแจจะพอดีกับตัวล็อค เนื่องจากลักษณะเฉพาะของเอ็นไซม์ส่วนใหญ่สามารถกระตุ้นปฏิกิริยาได้เพียงประเภทเดียว เอนไซม์ที่ย่อยสลายได้คือเอนไซม์ที่แยกโมเลกุลของไขมัน โปรตีน หรือคาร์โบไฮเดรต เช่น น้ำตาลและแป้ง เอนไซม์ประเภทอื่นจับโมเลกุลของสารตั้งต้นเข้าด้วยกัน เนื่องจากปฏิกิริยาเหล่านี้จะไม่เปลี่ยนแปลงเอนไซม์ จึงสามารถนำมาใช้ซ้ำแล้วซ้ำอีก โดยต้องคงอุณหภูมิและสภาวะ pH ที่เหมาะสมไว้ หากไม่มีสภาวะที่เหมาะสมเหล่านี้ เอ็นไซม์จะมีปฏิกิริยาน้อยลงหรือเสียสภาพ

เมื่อเวลาผ่านไป เนื่องจากเทคโนโลยีการหมักมีความก้าวหน้า หน้าที่ของเอ็นไซม์ก็เป็นที่เข้าใจมากขึ้นเช่นกัน จนกระทั่งเมื่อไม่นานนี้ เอ็นไซม์ที่ย่อยสลายได้ประกอบด้วยเอ็นไซม์ส่วนใหญ่ที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร เช่น ในการแปรรูปเนื้อสัตว์ ซึ่งมีการใช้เอ็นไซม์สลายโปรตีนเพื่อทำให้สเต็กและแฮมเบอร์เกอร์นุ่มขึ้น แต่การวิจัยที่ใหม่กว่าได้เปิดการใช้งานที่หลากหลายซึ่งใช้ประโยชน์จากความสามารถของเอ็นไซม์บางชนิดในการจับโมเลกุลเข้าด้วยกันและส่งเสริมความยืดหยุ่นและความแน่นในอาหารบางชนิด ด้วยเหตุนี้เองที่กลุ่มอายิโนะโมะโต๊ะจึงหันมาสนใจทรานส์กลูตามิเนส

เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับการหมักถนอมอาหารและปรับปรุงอาหาร

ทรานส์กลูตามิเนสเป็นเอ็นไซม์ที่จับโปรตีนในร่างกายให้เป็นโพลีเมอร์ ทำให้ขาดไม่ได้สำหรับการสร้างสิ่งกีดขวางและโครงสร้างที่มั่นคง เช่น ผิวหนัง เอนไซม์นี้ต่างจากเอนไซม์อื่นๆ ที่รู้จักกันมานานหลายศตวรรษ เอนไซม์ชนิดนี้มีการอธิบายครั้งแรกและตั้งชื่อเฉพาะในปลายทศวรรษ 1950 เท่านั้น

ในปี 1980 หนึ่งในทีมวิจัยและพัฒนาของอายิโนะโมะโต๊ะเริ่มทำงานเกี่ยวกับเนื้อสัตว์ที่มีพืชเป็นส่วนประกอบหลักซึ่งทำจากโปรตีนถั่วเหลือง ความท้าทายประการหนึ่งในการพัฒนาเนื้อสัตว์จากโปรตีนถั่วเหลืองคือความยากลำบากในการสร้างเนื้อสัมผัสของโปรตีนจากสัตว์ ขณะค้นหาสารที่สามารถให้โปรตีนถั่วเหลืองมีความยืดหยุ่นและความแน่นกระชับ นักวิจัยของกลุ่มบริษัทอายิโนะโมะโต๊ะได้ค้นพบเอนไซม์ที่เรียกว่าทรานส์กลูตามิเนส สิ่งนี้นำไปสู่การเปิดเผยศักยภาพของเอ็นไซม์นี้ในการสร้างพันธะโควาเลนต์ระหว่างสายข้างที่ตกค้างของกรดอะมิโนกลูตามีนและไลซีน ปฏิกิริยานี้ยอมให้โปรตีนจับตัวเป็นโปรตีนที่ใหญ่ขึ้น และทำให้สามารถสร้างโปรตีนถั่วเหลืองที่มีเส้นใยโปรตีนที่แข็งแรงและยืดหยุ่นได้คล้ายกับโปรตีนจากสัตว์

เนื่องจากทรานส์กลูตามิเนสทำปฏิกิริยากับโปรตีนหลากหลายชนิด จึงมีประโยชน์ในการใช้งานด้านอาหารที่หลากหลาย ตัวอย่างเช่น สารละลายโซเดียมเคซิเนต—โปรตีนที่พบในนมที่ทนต่อการเกิดเจลแม้ในขณะที่ให้ความร้อน—สามารถทำให้เกิดเจลที่อุณหภูมิห้องเมื่อรักษาด้วยทรานส์กลูตามิเนส สิ่งนี้มีนัยสำคัญสำหรับการผลิตโยเกิร์ตและชีส นอกจากนี้ เนื่องจากทรานส์กลูตามิเนสจะทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่า 0°C และมีช่วง pH ที่เหมาะสมที่กว้างตั้งแต่ 5.0 ถึง 8.0 จึงสามารถนำมาใช้กับอาหารได้ตั้งแต่ไส้กรอก ไส้เนื้อ ไปจนถึงบะหมี่ เต้าหู้ และอาหารสำเร็จรูป

ในปี พ.ศ. 1987 กลุ่มอายิโนะโมะโต๊ะและพันธมิตรด้านการวิจัยประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรกในการผลิตทรานส์กลูตามิเนสในปริมาณมากผ่านกระบวนการหมักโดยใช้จุลินทรีย์ทั่วไป ซึ่งนำไปสู่การจำหน่าย ACTIVA® ในปี พ.ศ. 1993 ซึ่งเป็นกลุ่มผลิตภัณฑ์เตรียมทรานส์กลูตามิเนสกลุ่มแรกของโลกสำหรับการใช้งานในอาหาร

การตลาด ACTIVA® เป็นการเตรียมทรานส์กลูตามิเนส—ส่วนผสมของเอ็นไซม์กับวัสดุอาหารอื่นๆ—แทนที่จะอยู่ในรูปของเอ็นไซม์บริสุทธิ์ ช่วยให้บริษัทต่างๆ ใช้เทคโนโลยีเอ็นไซม์อาหารในการแปรรูปอาหารได้อย่างง่ายดาย นอกจากนี้ เนื่องจากปฏิกิริยาของทรานส์กลูตามิเนสจะแตกต่างกันไปตามชนิดของโปรตีนซับสเตรต—ทำปฏิกิริยากับนม เนื้อสัตว์ และโปรตีนจากถั่วเหลืองได้ดีกว่าไข่ขาว— อัตราการเกิดปฏิกิริยาและประสิทธิภาพด้านต้นทุนของ ACTIVA® ได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมโดยการผสมสารย่อยที่เลือกไว้ หรือวัสดุอาหารที่เหมาะสมกับการใช้อาหารแต่ละประเภท ในทำนองเดียวกัน การวัดประสิทธิภาพอื่นๆ เช่น เนื้อสัมผัส ความสามารถในการขึ้นรูป และความสามารถในการยับยั้งการเสื่อมสภาพของอาหารเมื่อเวลาผ่านไป ก็ได้รับการปรับปรุงด้วยเทคโนโลยีการเตรียมเอนไซม์นี้เช่นกัน ACTIVA® สามารถถูลงบนพื้นผิวของการตัดและตัดแต่งเนื้อสัตว์ หรือผสมกับเนื้อบดก่อนที่จะปล่อยให้เซ็ตตัว ด้วยวิธีนี้ เนื้อสัตว์ในปริมาณเล็กน้อยสามารถจัดเป็นชั้น ขึ้นรูป หรือขึ้นรูปเป็นผลิตภัณฑ์ต่างๆ ได้ เช่น ม้วนเนื้อ ชิ้นเนื้อ หรือไส้และนักเก็ต

กลุ่มบริษัทอายิโนะโมะโต๊ะได้พัฒนาการใช้งานเพิ่มเติมและการเตรียมเอนไซม์ใหม่ที่เพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของทรานส์กลูตามิเนสเพื่อตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมอาหาร ขณะนี้อยู่ระหว่างการพัฒนาผลิตภัณฑ์ทั่วโลกเพื่อปรับปรุงเนื้อสัมผัส ยับยั้งการเสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไป และปรับปรุงความสามารถในการขึ้นรูปในผลิตภัณฑ์เนื้อสัตว์ ผลิตภัณฑ์จากนม และอาหารทะเลที่หลากหลาย นอกเหนือจากขนมปัง ก๋วยเตี๋ยว และผลิตภัณฑ์โปรตีนจากพืช

กลุ่มอายิโนะโมะโต๊ะได้ขยายโซลูชันเอ็นไซม์สำหรับอาหารโดยการรวมไม่เพียงแต่ทรานส์กลูตามิเนสเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเอ็นไซม์อื่นๆ กับวัสดุอาหารต่างๆ แม้ว่าเอ็นไซม์ทั่วไปจะทำลายเนื้อสัมผัสตามธรรมชาติของเนื้อสัตว์โดยการทำลายโปรตีน กลุ่มบริษัทได้พัฒนาการบำบัดด้วยเอ็นไซม์ที่เป็นเอกสิทธิ์เฉพาะที่ทำให้เนื้อนุ่มโดยไม่สูญเสียเนื้อสัมผัสตามธรรมชาติ ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงพร้อมคุณสมบัติทางกายภาพ เช่น ความรู้สึกในปากที่ผู้ผลิตอาหารและผู้บริโภคต้องการ ผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ทำงานเพื่อสลายโซ่แป้งในข้าวเพื่อเพิ่มการกักเก็บน้ำโดยไม่สูญเสียเนื้อสัมผัส ทั้งปรับปรุงผลผลิตและยืดอายุการเก็บรักษาโดยป้องกันไม่ให้แป้งถอยหลังเข้าคลองระหว่างการเก็บรักษา

เทคโนโลยีเอนไซม์ขั้นสูงเหล่านี้มีส่วนช่วยในการเพิ่มผลผลิตอาหาร ลดต้นทุน และการใช้ทรัพยากรอาหารอย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กลุ่มอายิโนะโมะโต๊ะเป็นผู้บุกเบิกในการกำหนดสูตรการประสานที่ปฏิวัติวิธีการผลิตเนื้อสัตว์เพื่อการใช้งาน เช่น การย่างและการปิ้งบาร์บีคิว โดยทั่วไปแล้ว การหั่นเนื้อเป็นชิ้นใหญ่ๆ จะทำให้เกิดการตัดแต่งปริมาณมากจนสูญเปล่า แต่การใช้เอนไซม์บำบัดเพื่อยึดเนื้อที่หั่นไว้ด้วยกันในแม่พิมพ์ก่อนแปรรูปจะทำให้ได้ชิ้นเนื้อที่สม่ำเสมอมากขึ้น ลดการสูญเสียอาหาร และเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต เอนไซม์ในอาหารยังถูกนำมาใช้ในการใช้งานที่ไม่ค่อยพบเห็น เช่น ผลิตภัณฑ์อาหารทะเล เช่น ลูกชิ้นปลา และเปิดโอกาสให้มีความเป็นไปได้อื่นๆ อีกมาก

แต่พลังของเอ็นไซม์ไม่ได้จบเพียงแค่นั้น นอกเหนือจากการเปลี่ยนแปลงทางสังคม เช่น จำนวนประชากรสูงอายุ เอนไซม์สำหรับอาหารของอายิโนะโมะโต๊ะกำลังพัฒนาและค้นหาการประยุกต์ใช้อาหารใหม่ๆ เช่น เนื้อปลาไม่มีกระดูกที่รับประทานง่าย ซึ่งเป็นที่ต้องการของโรงพยาบาลในระดับสูง นอกจากนี้ยังใช้การเตรียมเอนไซม์เพื่อพัฒนาอาหารที่ใส่ใจสุขภาพมากขึ้น เนื่องจากสามารถชดเชยการสูญเสียเนื้อสัมผัสที่มักเกิดขึ้นเมื่อเกลือหรือฟอสเฟตลดลงในเนื้อสัตว์และปลา

ร่วมกับการใช้รสชาติและรสชาติที่ใช้กรรมสิทธิ์ของกลุ่มบริษัทอายิโนะโมะโต๊ะ Umami และ  โคคุมิ การประยุกต์ใช้งาน เทคโนโลยีเอนไซม์ของกลุ่มมีบทบาทสำคัญในการนำเสนอโซลูชั่นอาหารที่ครอบคลุมซึ่งส่งเสริมสุขภาพและโภชนาการระดับโลกโดยไม่กระทบต่อรสชาติ นอกจากนี้ยังถูกใช้เป็นวัสดุฉลากที่สะอาดมากขึ้นใน ผลิตภัณฑ์โปรตีนจากพืช และดึงดูดความสนใจจากความสามารถในการมีส่วนร่วมอย่างยั่งยืน