เทคนิคการทดสอบประสาทสัมผัสเชิงโมเลกุลเพื่อประยุกต์ใช้ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ Sensomics Technique for Product Development Applications

เทคนิคการทดสอบประสาทสัมผัสเชิงโมเลกุลเพื่อประยุกต์ใช้ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์
Sensomics Technique for Product Development Applications

Translated and Compiled By: ณัฐชยา ดวงจรัส
Natchaya Duangjarus
Editorial Team
Food Focus Thailand Magazine
editor@foodfocusthailand.com

กระบวนการทำงานของเทคนิค Sensomics

     Sensomics คือการทดสอบประสาทสัมผัสเชิงโมเลกุล ซึ่งเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีโอมิกส์ (Omics) ที่มีการนำมาใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร (Foodomics) โดยมีวัตถุประสงค์เพื่ออธิบายคุณสมบัติทางประสาทสัมผัสของอาหารในระดับโมเลกุล ซึ่งเทคนิคนี้มีลำดับขั้นตอนการทำงาน ดังต่อไปนี้

1. การกลั่นด้วยวิธี Solvent-Assisted Flavor Evaporation (SAFE) เพื่อแยกกลิ่นซึ่งเป็นส่วนประกอบที่ระเหยได้ออกจากสารให้รสชาติซึ่งเป็นส่วนประกอบที่ไม่สามารถระเหยได้

2. การระบุตำแหน่งของสารให้กลิ่นรสที่สำคัญ โดยมีเทคนิคในการตรวจวิเคราะห์อยู่หลายวิธี เช่น วิธี Aroma Extract Dilution Analysis (AEDA) และเทคนิคแก๊สโครมาโทกราฟีร่วมกับการทดสอบทางประสาทสัมผัสด้านการสูดดมกลิ่น (Gas Chromatography-Olfactometry; GC-O) และการวิเคราะห์สารให้รสชาติด้วยเทคนิค 1D/2D-HPLC ร่วมกับวิธี Taste Dilution Analysis (TDA)

3. การระบุสารให้กลิ่นหรือรสที่สำคัญอย่างชัดเจน โดยสามารถเลือกทดสอบด้วยเทคนิคต่างๆ ตามวัตถุประสงค์ของผู้ทดสอบ เช่น การใช้เทคนิคแก๊สโครมาโทกราฟีร่วมกับตัวตรวจวัดแมสสเปคโตรมิเตอร์ (Gas Chromatography-Mass Spectrometry; GC-MS) เทคนิคลิควิดโครมาโทกราฟีร่วมกับตัวตรวจวัดแมสสเปคโตรมิเตอร์ที่ใช้หลักการแยกน้ำหนักโมเลกุล (Liquid Chromatography Time-of-Flight Mass Spectrometry; LC-TOF-MS) เทคนิคลิควิดโครมาโทกราฟีร่วมกับตัวตรวจวัดแมสสเปคโตรมิเตอร์ (Liquid Chromatography-Mass Spectrometry; LCMS/MS) และเทคนิค Nuclear Magnetic Resonance (1D-/2D-NMR) และตามมาด้วยการสังเคราะห์ทางสารเคมี

4. การหาปริมาณของสารให้กลิ่นหรือรสในผลิตภัณฑ์อาหาร โดยใช้เทคนิค High-Resolution Gas Chromatography-Mass Spectrometry (HRGC-MS/MS) สำหรับสารให้กลิ่นและ Ultra-Performance Liquid Chromatography-Mass Spectrometry/MS Multiple Reaction Mode (UPLC-MS/MSMRM) สำหรับสารให้รสชาติ นอกจากนี้ ยังมีการวิเคราะห์ปริมาณสารให้กลิ่นและรสที่สำคัญด้วยการเจือจางไอโซโทปเสถียร หรือ Stable Isotope Dilution Assays (SIDA) ที่มีการติดโมเลกุลคู่ 13C และ/หรือ 2H ของสารให้กลิ่นหรือรสที่สำคัญเป็นลำดับ เพื่อใช้เป็นสารมาตรฐานภายใน (Internal Standard) จากนั้นนำมาคำนวณหาค่า Odor Activity Value (OAV) ซึ่งเป็นอัตราส่วนระหว่างความเข้มข้นของสารระเหยแต่ละชนิดในตัวอย่างอาหารและค่าความเข้มข้นต่ำสุดที่สามารถรับรู้ได้ (Threshold) ของสารระเหยชนิดนั้น

5. การทวนสอบความถูกต้องของข้อมูลเชิงวิเคราะห์และประสาทสัมผัสด้วยการหลักการทางวิศวกรรมเคมี จากผลการวิเคราะห์ความเข้มข้นของสารให้กลิ่นและรสในตัวอย่างอาหาร จะถูกนำไปเปรียบเทียบกับโปรไฟล์กลิ่นรสของผลิตภัณฑ์อาหารต้นแบบ เพื่อยืนยันข้อมูลทั้งชนิดและปริมาณของสารประกอบกลิ่นรสที่สำคัญ

6. การทดสอบในมนุษย์ ซึ่งเป็นการทดสอบปริมาณและระยะเวลาในการตอบสนองต่อสารให้กลิ่นรสของผู้บริโภคแต่ละคน

7. การศึกษาของตัวรับรู้ทางเคมี เพื่อระบุการจับคู่ของคู่ลิแกนด์สำหรับสารประกอบให้กลิ่นรสและตัวรับทางเคมี เพื่อให้ทราบกลไกของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพของสารให้กลิ่นรส เพื่อนำมาใช้วิเคราะห์ร่วมกับผลการทดสอบในมนุษย์ต่อไป

Sensomics Technique Workflow

     Sensomics, one of the ´omics´ technologies applied to food (foodomics), aims to describe the sensory properties of foodstuffs at a molecular level. This concept comprises the following workflow:

1. Using Solvent-Assisted Flavor Evaporation (SAFE) distillation in order to isolate the aroma compounds by separating a volatile fraction from the non-volatile fraction containing the taste-active components.

2. Localization of intense flavoring using bioresponse-based discovery approaches such as aroma extract dilution analysis (AEDA) and analyzing by gas chromatography-olfactometry (GC-O), as well as using 1D/2D-HPLC combined with the taste dilution analysis (TDA) for non-volatile taste compounds.

3. Well-defined identification of key odorants/tastants by various techniques with their objectives, such as Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS), Liquid Chromatography Time-of-Flight Mass Spectrometry (LC-TOF-MS), Liquid Chromatography-Mass Spectrometry (LCMS/MS), and 1D-/2D-NMR experiments, followed by independent chemical synthesis.

4. Quantitation of individual odorants/tastants in the food product by using HRGC-MS/MS (for odorants) and UPLC-MS/MSMRM (for tastants) as well as stable isotope dilution assays (SIDA) with 13C- and/or 2H-labelled twin molecules of the respective key odorants/tastants used as internal standards. Then, calculating the odor activity value (OAV) which is defined as the ratio of the concentration of each volatile compound in food over its human sensory recognition threshold concentration.

5. Validation of analytical and sensory data using chemosensory re-engineering experiments. A total recombinant of all identified odorants and tastants, each in its natural concentration as found in the target food product, is sensorially compared to the flavor profile of the authentic food product to confirm that all key flavoring compounds have been successfully identified and quantitated.

6. Human psychophysical experiments include dose-response and time-intensity recordings to examine inter-individual differences in sensory perception.

7. The study of chemosensory receptors to identify ligand-chemosensory receptor pairs and understand the mechanisms of their biological action by combining functional data from human experiments.