จุลินทรีย์ในน้ำตาล (1) 

น้ำตาลเป็นสารให้ความหวานที่รู้จักกันดีของมนุษย์มานานแสนนานที่จะขาดเสียมิ ได้ ไม่ว่าจะใช้ประกอบอาหารคาว หวาน ของขบเคี้ยว ลูกอม เป็นส่วนผสมของเครื่องดื่ม หรือแม้กระทั่งใช้ผสมในยาบางชนิด เพื่อช่วยปรุงรสชาดอาหารนั้นๆ ให้อร่อยถูกปากมากขึ้น ชนิดของน้ำตาลที่คุ้นเคยและรู้จักกันดีได้แก่ น้ำตาลทรายขาว น้ำตาลทรายแดง น้ำตาลอ้อย น้ำตาลปี๊บหรือน้ำตาลปึกนั่นเอง ก่อนที่จะได้น้ำตาลทรายมาบริโภคนั้นต้องผ่านกรรมวิธีหลายขั้นตอน เริ่มตั้งแต่การคัดเลือกวัตถุดิบ เช่น อ้อย หรือหัวบีท โดยแยกส่วนที่ไม่ต้องการออก และทำความสะอาดเท่าที่จำเป็น ต่อจากนั้นทำการสกัดเอาน้ำหวาน (raw juice) ออก (extraction) โดยใช้เครื่องรีดน้ำหรือลูกหีบ ผ่านกระบวนการทำให้น้ำหวานที่ได้สะอาดขึ้น (clarification) โดยการกรองแยกเอาเศษกากหรือเปลือกที่กระเด็นตกลงไป แล้วนำมาต้มหรือเคี่ยวเพื่อระเหยเอาน้ำออก (evaporation) ทำให้น้ำหวานมีความเข้มข้นมากขึ้น แล้วตกผลึก (crystallization) หลังจากนั้นรวมผลึกที่ได้โดยใช้เครื่องปั่นเหวี่ยง เสร็จกรรมวิธีเหล่านี้แล้วเราจะได้น้ำตาลดิบ (raw sugar) ซึ่งจะต้องมาผ่านขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ได้แก่ การล้าง การฟอกสี การระเหยเอาน้ำออก และตกผลึกอีกครั้งจนได้น้ำตาลทรายที่บริสุทธิ์ (refined sugar) ยิ่งๆ ขึ้นไป จุลินทรีย์ในน้ำตาลส่วนหนึ่งติดมาจากวัตถุดิบ คือจากส่วนของลำต้น ใบ ราก ของอ้อย หรือหัวบีทซึ่งเป็นจุลินทรีย์ประจำถิ่น หรือจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดโรคพืช นอกจากนั้นอาจติดมากับดิน น้ำ ฝุ่น ละอองในอากาศ หรือปนเปื้อนในระหว่างกรรมวิธีการผลิต โดยติดมากับภาชนะ อุปกรณ์เครื่องมือเครื่องใช้ เป็นต้น โปรดติดตามตอนต่อไป

จุลินทรีย์ในน้ำตาล (2)
บางคนอาจสงสัยว่าจุลินทรีย์ในน้ำตาลมีความสำคัญเพียงใดในอุตสาหกรรมการผลิต น้ำตาล และทำไมเราต้องมาศึกษาถึงความสำคัญของจุลินทรีย์เหล่านั้นด้วยเพราะใน ระหว่างกรรมวิธีการผลิตที่ผ่านขั้น ตอนการต้ม เคี่ยว เพื่อระเหยเอาน้ำออก จุลินทรีย์ก็น่าจะตายหมดแล้ว ซึ่งก็เป็นความจริง แต่ว่าสปอร์ของแบคทีเรียบางชนิดยังอยู่รอดถึงแม้ว่าจะผ่านการต้มแล้วก็ตาม และสามารถแฝงอยู่จนถึงผลิตภัณฑ์สุดท้ายคือ น้ำตาลดิบ หรือน้ำตาลบริสุทธิ์ได้ ดังนั้นหากภายในโรงงานผลิตน้ำตาลมีสุขาภิบาลไม่ดี หรือการผลิตน้ำตาลไม่ถูกสุขลักษณะ ประกอบกับสปอร์ของยีสต์และเชื้อราที่มีอยู่แล้วในบริเวณโรงงานปนเปื้อนเข้า มาหลังจากเสร็จสิ้นขบวนการผลิต เมื่อสภาวะแวดล้อมเหมาะสมย่อมเป็นเหตุให้สปอร์เหล่านี้ งอก เจริญ และเพิ่มจำนวนได้อย่างรวดเร็ว ก่อปัญหาต่ออุตสาหกรรมอื่นๆ ที่ใช้น้ำตาลเป็นส่วนประกอบตามมา เช่น อุตสาหกรรมอาหารกระป๋อง อุตสาหกรรมเครื่องดื่ม และอุตสาหกรรมยา เป็นต้น ส่งผลให้เป็นปัญหาด้านเศรษฐกิจของประเทศชาติต่อไป ชนิดของจุลินทรีย์ที่ตรวจพบในน้ำตาลแบ่งออกเป็น 6 กลุ่มใหญ่ๆ คือ

1. เชื้อรา ตัวอย่างเช่น Aspergillus, Penicillium, Mucor

2. ยีสต์ ตัวอย่างเช่น Saccharomyces cerevisiae, Candida krusei, Torulopsis stellata

3. แบคทีเรียที่สร้างสปอร์ทั่วไป ตัวอย่างเช่น Bacillus subtilis, B.cereus, B. mesentericus

4. แบคทีเรียที่ทำให้เกิดการเน่าเสียของอาหารโดยสร้างกรดแต่ไม่สร้างแก๊ส (flat sour) ซึ่งชอบเจริญที่อุณหภูมิสูง (55ฐ ซ) ได้แก่ B. stearothermophilus

5. แบคทีเรียจำพวกที่ชอบเจริญในสภาพที่ขาดออกซิเจน และที่อุณหภูมิสูง (thermophilic anaerobe, T.A.) ซึ่งจะไม่สร้างแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์ แต่สร้างแก๊สไฮโดรเจน และคาร์บอนไดออกไซด์ ได้แก่ Clostridium thermosaccharolyticum ซึ่งเป็นสาเหตุทำให้อาหารกระป๋องบวม

6. แบคทีเรียจำพวก Sulfide spoilage themophiles จะสร้างแก๊สไฮโดรเจนซัลไฟด์ ได้แก่ C. nigricans, C. bifermentans โปรดติดตามตอนจบ

จุลินทรีย์ในน้ำตาล (3)
การศึกษาจุลินทรีย์ในน้ำตาล เริ่มจากการสังเกตเมือกเหนียว (slimy) หรือแผ่นเมือก (mucous mass) ในน้ำหวาน (raw juice) หรือน้ำอ้อยดิบซึ่งทำให้เกิดปัญหาต่างๆ ขึ้นในระหว่างกรรมวิธีการผลิต ในขั้นต่อๆ ไป เช่น การกรอง การเคี่ยว และการตกผลึก เป็นต้น โดยเมือกเหนียวจะไปอุดตันตามรู ท่อ ข้อต่อ ของเครื่องมือเครื่องใช้ เป็นปัญหาต่อการผลิต ตลอดจนยากต่อการล้างทำความสะอาดเครื่องมือเหล่านั้น ต่อมามีผู้ทำการค้นคว้าหาสาเหตุที่ทำให้เกิดเมือกเหนียว พบว่าเกิดจากแบคทีเรียประจำถิ่นที่มีชื่อว่า Leuconostoc mesenteroides และ L. dextranicum ซึ่งมีอยู่ในน้ำหวาน โดยแบคทีเรียนี้จะไปย่อย (hydrolyse) ซูโครส เปลี่ยนเป็นสารโพลีแซคคาไรด์ ชื่อว่าเดกซแทรน (dextran) ซึ่งจะไปเพิ่มความหนืดของน้ำหวาน ทำให้ลำบากต่อการเคี่ยว ซึ่งเดกซแทรน 1% สามารถเพิ่มความหนืดของน้ำหวานได้ 2 เท่า นอกจากนี้แบคทีเรียดังกล่าวยังใช้น้ำตาลแล้วสร้างกรดแลกติก กรดอะซิติก และ เอทธิล แอลกอฮอล์ มีผลทำให้ปริมาณน้ำตาลในน้ำหวานลดลงอีกด้วย วิธีการกำจัด (elimination) และลด (reduction) เมือกเหนียวที่ปรากฏในอุตสาหกรรมการผลิตน้ำตาลอย่างง่ายๆ ก็คือ

1. หมั่นทำความสะอาด อุปกรณ์ เครื่องมือเครื่องใช้ โดยร่วมกับการใช้ความร้อน (ไม่ควรเกิน 60 องศา ซ.) หรือสารเคมีที่ใช้ในการกำจัดเชื้อบริเวณพื้นผิว (disinfectant) หรือมีผลในการฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ (germicide) เช่น คลอรีน 10 ส่วนในล้านส่วน (ppm)

2. ออกแบบรางขนถ่ายน้ำหวานให้มีขนาดพอเหมาะ มีพื้นที่ผิวเรียบ ง่ายต่อการล้างทำความสะอาด

3. ปรับความเป็นกรดด่าง (pH) ของน้ำหวานประมาณ 7.5-8.5 และควบคุมอุณหภูมิให้อยู่ระหว่าง 70-80 ซ. ในช่วงรอคอยขั้นตอนการผลิต ดังนั้นถ้าโรงงานผลิตน้ำตาลสามารถปฎิบัติได้เช่นนี้ก็จะช่วยลดการปนเปื้อน ของจุลินทรีย์ในน้ำตาลทรายลงได้ ซึ่งจะช่วยลดปัญหาการปนเปื้อนในอุตสาหกรรมอาหารประเภทอื่นๆ ได้อีกด้วย

โครงการเผยแพร่ความรู้ผ่านสื่อสารมวลชน ภาควิชาจุลชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
ชื่อภาษาอังกฤษ Microorgamisms in sugar