วานิลลินใช้ทำอะไร?

วานิลลินบริสุทธิ์ชื่อทางเคมีคือ 4-hydroxy-3-methoxybenzaldehyde หรือที่เรียกว่า methylprotocatechualdehyde และ vanillin เป็นรสชาติระดับไฮเอนด์ในวงกว้างที่สำคัญ และเป็นหนึ่งในเครื่องเทศที่ใหญ่ที่สุดในโลกภายในปี 2019 มีรสถั่วหวานและรสผง และสามารถใช้เป็นสารยึดเกาะ สารประสาน และสารแต่งกลิ่น มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอาหาร เครื่องดื่ม เครื่องสำอาง เคมีภัณฑ์รายวัน ยา และอุตสาหกรรมอื่นๆ สัดส่วนที่ใช้ในอุตสาหกรรมต่อเนื่องคือประมาณร้อยละ 50 สำหรับสารปรุงแต่งอาหาร ร้อยละ 20 สำหรับสารขั้นกลางทางเภสัชกรรม ร้อยละ 20 สำหรับสารปรุงแต่งอาหาร และประมาณร้อยละ 10 สำหรับวัตถุประสงค์อื่นๆ

วานิลลินเป็นหนึ่งในสารเพิ่มรสชาติอาหารที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในโลกในปัจจุบัน และมีชื่อเสียงว่าเป็น "ราชาแห่งรสชาติอาหาร" ส่วนใหญ่จะใช้เป็นสารปรุงแต่งกลิ่นรสในอุตสาหกรรมอาหาร และใช้ในเค้ก ไอศกรีม น้ำอัดลม ช็อกโกแลต ขนมอบ และแอลกอฮอล์ ปริมาณการเติมในเค้กและคุกกี้คือ {{0}}.01 เปอร์เซ็นต์ ~0.04 เปอร์เซ็นต์ , 0.02 เปอร์เซ็นต์ ~0.08 เปอร์เซ็นต์ในขนม ซึ่งเป็นปริมาณการใช้สูงสุดของอาหารอบ คือ 220 มก. · กก.-1 และปริมาณช็อกโกแลตที่ใช้สูงสุดคือ 970 มก. · กก.-1 นอกจากนี้ยังสามารถใช้เป็นสารเติมแต่งถนอมอาหารในอาหารและเครื่องปรุงต่างๆ ในอุตสาหกรรมเครื่องสำอางสามารถใช้เป็นสารแต่งกลิ่นในน้ำหอมและครีมทาหน้า ในอุตสาหกรรมเคมีรายวัน สามารถใช้ในผลิตภัณฑ์เคมีรายวันเพื่อปรับเปลี่ยนน้ำหอม ในอุตสาหกรรมเคมี มันถูกใช้เป็น defoamer, vulcanizing agent และสารเคมีตั้งต้น; นอกจากนี้ยังสามารถใช้ในการวิเคราะห์และตรวจจับ เช่น การทดสอบสารประกอบอะมิโนและกรดบางชนิด ในอุตสาหกรรมยา ใช้เป็นตัวป้องกันกลิ่น เนื่องจากวานิลลินมีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรีย จึงสามารถใช้เป็นตัวกลางทางเภสัชกรรมในอุตสาหกรรมยา รวมถึงในการรักษาโรคผิวหนัง วานิลลินมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระและป้องกันมะเร็งและสามารถมีส่วนร่วมในการส่งสัญญาณระหว่างเซลล์แบคทีเรีย ฟิลด์แอปพลิเคชันที่มีศักยภาพเหล่านี้จะส่งเสริมการเติบโตอย่างรวดเร็วของความต้องการของตลาดวานิลลินในอนาคต ภายในปี 2562 การบริโภควานิลลินในตลาดโลกต่อปีจะอยู่ที่ประมาณ 20,000 ตัน

มีสามวิธีการเตรียมวานิลลินหลัก:

① สกัดโดยตรงจากพืชธรรมชาติเช่นถั่ววานิลลา แต่วิธีนี้มีค่าใช้จ่ายสูงและให้ผลผลิตต่ำ

② สังเคราะห์ด้วยวิธีทางเคมีโดยใช้ของเหลวกากอุตสาหกรรมและสารเคมีปิโตรเลียมเป็นวัตถุดิบ แต่วานิลลินที่เกิดจากการสังเคราะห์ทางเคมีมีรสชาติเดียวและง่ายต่อการก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม ซึ่งไม่สอดคล้องกับแนวโน้มการบริโภควัตถุดิบจากธรรมชาติ ในตลาดแอปพลิเคชั่นปลายน้ำ

③ วานิลลินเตรียมจากแหล่งทรัพยากรหมุนเวียน eugenol และกรด ferulic เป็นวัตถุดิบจากธรรมชาติ

กลไกการต้านจุลชีพของวานิลลิน:

การวิจัยเกี่ยวกับกลไกการต้านแบคทีเรียของวานิลลินประกอบด้วยสามประเด็นหลัก: ออกฤทธิ์ต่อเยื่อหุ้มเซลล์และทำลายความสมบูรณ์ของเยื่อหุ้มเซลล์; ทำหน้าที่เกี่ยวกับเอนไซม์เพื่อยับยั้งเอนไซม์ที่จำเป็น ออกฤทธิ์กับสารพันธุกรรมเพื่อยับยั้งสารพันธุกรรมหรือทำลายโครงสร้างของสารพันธุกรรม

ทำลายความสมบูรณ์ของเยื่อหุ้มเซลล์

กลุ่มฟีนอลในวานิลลินมีความไม่ชอบน้ำ และยิ่งค่า pH ต่ำ ก็ยิ่งมีความสามารถในการไม่ชอบน้ำมากขึ้น ซึ่งจะทำให้เยื่อหุ้มเซลล์ไม่เสถียร ทำลายโครงสร้างของเยื่อหุ้มเซลล์ ทำให้ผนังเซลล์มีลักษณะเว้า เยื่อหุ้มเซลล์ยื่นออกมาด้านใน และ ไซโตพลาสซึมควบแน่นและแวคิวโอลก่อตัวขึ้น

อย่างไรก็ตามวานิลลินมีระดับความเสียหายต่อเซลล์ต่างกัน ผนังเซลล์ของแบคทีเรียแกรมบวกหนากว่าแบคทีเรียแกรมลบ และระดับของการเชื่อมโยงข้ามสูง ซึ่งสามารถป้องกันการเข้ามาของวานิลลินได้อย่างมีประสิทธิภาพ แบคทีเรียแกรมลบมีโครงสร้างหลวมและมีไขมันมากกว่า และวานิลลินก็รวมเข้ากับมันได้ง่าย ดังนั้น bacteriostatic effect ต่อแบคทีเรียแกรมลบจึงรุนแรงกว่าแบคทีเรียแกรมบวกอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับรูปร่างของจุลินทรีย์ พื้นที่ผิวของแบคทีเรียมีขนาดใหญ่กว่า cocci พื้นที่หน่วยของมันสามารถรวมตัวกับวานิลลินได้มากกว่า ดังนั้นวานิลลินจึงมีผลต่อแบคทีเรียต่อแบคทีเรียได้ดีกว่า cocci นอกจากจะมีฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียที่แตกต่างกันกับจุลินทรีย์ต่างๆ แล้ว ความเข้มข้นของวานิลลินยังส่งผลต่อฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียอีกด้วย ยิ่งความเข้มข้นสูงและเวลาออกฤทธิ์นานเท่าใด ฤทธิ์ต้านแบคทีเรียก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น

ปิดการใช้งานเอนไซม์ที่จำเป็น

สิ่งมีชีวิตประกอบด้วยเซลล์ เซลล์แต่ละเซลล์แสดงกิจกรรมชีวิตต่างๆ เนื่องจากการมีอยู่ของเอ็นไซม์ และการเผาผลาญในร่างกายสามารถดำเนินการได้ โปรตีน อาร์เอ็นเอ หรือสารเชิงซ้อนที่กระตุ้นปฏิกิริยาเคมีเฉพาะคือตัวเร่งปฏิกิริยาทางชีวภาพ ลักษณะทางเคมีของเอนไซม์ส่วนใหญ่เป็นโปรตีน และกิจกรรมของเอนไซม์จะได้รับผลกระทบจากสภาวะภายนอกบางอย่าง เช่น ค่า pH ความเข้มข้นของเกลือไอออน อุณหภูมิ ฯลฯ วานิลลินทำลายเยื่อหุ้มเซลล์และทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมภายในเซลล์ ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ทางอ้อม และส่งผลต่อการเผาผลาญของเซลล์ ตัวอย่างเช่น วานิลลินจะยับยั้งการทำงานของ DNA polymerase

ทำลายสารพันธุกรรมหรือทำลายโครงสร้าง

สารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่ (สิ่งมีชีวิตที่มีโครงสร้างเซลล์และไวรัส DNA) คือ DNA ซึ่งสามารถชี้นำการสังเคราะห์โปรตีน ดังนั้นจึงควบคุมเมแทบอลิซึมและลักษณะทางชีววิทยา วานิลลินสามารถยับยั้งการสังเคราะห์และการแสดงออกของสารพันธุกรรมในช่วงเวลาที่จุลินทรีย์ล่าช้า ซึ่งอาจเกิดจากการทำลายเยื่อหุ้มเซลล์ ยับยั้งเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์และการแสดงออกของสารพันธุกรรมทางอ้อม การศึกษาอื่นๆ แสดงให้เห็นว่าวานิลลินสามารถส่งผลต่อการแสดงออกของ Transporter mRNA ในตับหนู

ความปลอดภัยของวานิลลินและปัญหาในการใช้งาน:

วานิลลินเป็นส่วนผสมจากพืชธรรมชาติและได้รับการยอมรับว่าเป็นวัตถุเจือปนอาหารที่ปลอดภัยกว่า เนื่องจากปริมาณวานิลลินที่เติมในอาหารเพียงเล็กน้อย จึงไม่พบรายงานที่เกี่ยวข้องเกี่ยวกับอันตรายของวานิลลินต่อร่างกายมนุษย์ภายในปี 2558 ในประเทศจีน ไม่มีข้อจำกัดในการเติมวานิลลินในผลิตภัณฑ์อื่นๆ ยกเว้นว่าไม่สามารถใส่วานิลลินได้ ตรวจพบในอาหารสำหรับทารกอายุ 0-6 เดือน

ความปลอดภัยของวานิลลินนั้นสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับลักษณะการใช้งาน วานิลลินเป็นวัตถุเจือปนอาหารตามธรรมชาติที่มีหลายหน้าที่และสามารถมีบทบาทหลายอย่างในปริมาณที่ต่ำ วานิลลินสามารถลดระดับของไตรกลีเซอไรด์ในซีรั่มและไตรกลีเซอไรด์ร่วมกับไลโปโปรตีนหลายชนิดในหนูทดลองได้อย่างมีประสิทธิภาพหลังจากถูกกลืนเข้าไปในอาหารประจำวัน และการใช้วานิลลินอย่างมีประสิทธิผลในการลดไขมันในเลือดนั้นสอดคล้องกับการใช้วานิลลินเป็นอาหารเสริมในปริมาณเล็กน้อย ในอาหาร นักวิชาการบางคนเสนอว่าเมื่อหนูกินวานิลลินทางปาก ระดับของสารต้านอนุมูลอิสระในเลือดจะเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของวานิลลินที่เพิ่มขึ้น ซึ่งบ่งชี้ว่าฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระของวานิลลินอาจมีบทบาทมากขึ้นในการดูแลสุขภาพประจำวัน ดังนั้นวานิลลินจึงมีบทบาทหลายอย่างในปริมาณที่ต่ำและมีประโยชน์ต่อสุขภาพซึ่งเป็นพื้นฐานของความปลอดภัยในการใช้

อย่างไรก็ตาม การเติมวานิลลินอาจส่งผลเสียต่อการเก็บรักษาผักและผลไม้ ซึ่งเป็นปัญหาหลักในการใช้วานิลลิน มีรายงานว่าเมื่อเก็บสับปะรดที่เคลือบด้วยฟิล์มวานิลลินที่อุณหภูมิ 10 องศา ปริมาณ VC จะลดลงอย่างรวดเร็วและต่ำกว่าของกลุ่มควบคุม แม้ว่าการใช้วานิลลินจะช่วยเพิ่มสีเหลืองของสับปะรดได้ แต่ก็เพิ่มความน่าดึงดูดใจของผลไม้และทำให้สูญเสียสารอาหาร นอกจากนี้ เนื่องจากวานิลลินเองมีรสชาติเข้มข้นของนมและไม่เสถียรเมื่อสัมผัสกับความร้อน จึงส่งผลต่อกลิ่นโดยธรรมชาติของวัตถุดิบอาหารด้วย ในการผลิต ปริมาณวานิลลินที่เติมควรได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดตามสถานการณ์จริง และเทคโนโลยีการผลิตและการแปรรูปและการปฏิบัติงานควรได้มาตรฐานอย่างเคร่งครัดเพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบต่อคุณภาพทางประสาทสัมผัสของอาหาร สำหรับวิธีการหลีกเลี่ยงปัญหาที่เกิดจากลักษณะเฉพาะของวานิลลินอย่างมีประสิทธิภาพนั้น ยังจำเป็นต้องทำการวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับกลไก เทคโนโลยีการแปรรูป และแง่มุมอื่น ๆ