หลักการใช้ประโยชน์จากสารเติมแต่งอาหาร มีหลักในการพิจารณาใช้ 4 ข้อ ดังต่อไปนี้
1. ความปลอดภัยของสารเติมแต่งกลิ่นอาหาร
สารเติมแต่งกลิ่นอาหารที่ถูกนำมาใช้ ทั้งในผลิตภัณฑ์เครื่องดื่ม, ผลิตภัณฑ์ลูกกวาด-ของหวาน, เค้ก, อาหารกึ่งสำเร็จรูป เหล่านี้มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับชีวิตประจำวันของมนุษย์ รวมทั้งมีส่วนผลักดันต่อระบบเศรษฐกิจของประเทศอีกด้วย ปัจจัยที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยต่อการใช้สารเติมแต่งกลิ่นอาหาร จะต้องถูกกำหนดมาจากรัฐบาลของประเทศนั้นๆ ในการออกเป็นข้อกฎหมายบังคับไม่ว่าจะเป็นสหรัฐอเมริกา อังกฤษ ฝรั่งเศส เยอรมัน ญี่ปุ่น จีน ฮอลแลนด์ หรือ สวิตเซอร์แลนด์
โดยเริ่มจากสำนักงานคณะกรรมการอาหาร และยา (Food and Drug Administration, FDA) สมาคมผู้ผลิตสารเติมแต่งอาหาร (Flavourings and Extrat Manufacturer’s Association, FEMA) ข้อกำหนดความปลอดภัยขององค์การนานาชาติว่าด้วย Generally Recognized As Safe (GRAS) เลขที่ 1-15 และวัตถุเติมแต่งกลิ่นอาหาร (International Organization of the Flavour Additive (CFA), ด้วยความร่วมมือจากองค์การอาหารและเกษตรกรรมโลก (FAO) กับองค์การอนามัยโลก (WHO) ที่ระบุในพันธะสัญญามาตรฐานอาหารระหว่างประเทศ (Codex Alimentary Commission) เหล่านี้ต่างถูกนำมาใช้เพื่อสร้างความปลอดภัยต่อการใช้วัตถุเติมแต่งกลิ่นอาหาร
กฎหมายและข้อบังคับต่างๆ จากองค์กรดังกล่าวได้รับการยอมรับและนำไปใช้ในระดับนานาชาติ ซึ่งจะระบุว่าวัตถุเติมแต่งกลิ่นอาหารสกัดจากธรรมชาติชนิดใด ที่อยู่ใน “Negative list” และไม่ได้มีชื่อบรรจุอยู่ใน “Positive list” ของจำพวกสารเติมแต่งกลิ่นอาหารเลียนแบบธรรมชาติ วัตถุชนิดนั้นๆ จะถูกห้ามใช้ในอาหารอย่างเด็ดขาด
2. ศิลปะและเทคโนโลยีของการใช้สารแต่งเติมกลิ่นอาหาร
สารแต่งเติมกลิ่นอาหารนั้นเป็นการผสมผสานกันอย่างกลมกลืนระหว่างศิลปะและเทคโนโลยี หรือเป็นส่วนควบกันระหว่างวิทยาศาสตร์ และทักษะความชำนาญเฉพาะตัวโดยเริ่มจากการผสมวัตถุหอมหรือสารให้กลิ่นที่มีลักษณะกลิ่นและรสต่างๆ กัน เพื่อที่จะผสานสร้างกลิ่นอันพึงปรารถนาเพียงกลิ่นเดียว และใกล้เคียงกับกลิ่นและรสของอาหารตามธรรมชาติ หลังกระบวนการผลิต และเป็นผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย
ในอดีต Flavourists (ผู้คิดและสร้างสรรค์กลิ่น ผู้เรียบเรียง) จะต้องประมวลใช้ประสบการณ์ และความรู้จากการทำงานมาเป็นเวลานาน เพื่อที่จะใช้ธรรมชาติทางวิทยาศาสตร์อธิบายทฤษฎีกลิ่นได้ ซึ่งจริงๆ แล้ว ยากที่จะบันทึกถ้อยคำหรืออธิบายเป็นภาษาเกี่ยวกับกลิ่นและรสได้ นั่นเป็นเพราะว่า (มนุษย์ไม่ได้รับรู้กลิ่นและรสทางกายเท่านั้น หากแต่จิตใจของมนุษย์เองนั้นก็มีส่วนในการรับรู้กลิ่นและรสด้วย) กลิ่นและรส มนุษย์ไม่ได้รับรู้ทางกายเท่านั้น แต่มันจะมีส่วนร่วมของการรับรู้ด้านจิตใจด้วย
ในช่วง 30 ปีที่ผ่านมากลิ่นและรสของสารเติมแต่งกลิ่นเพิ่งจะได้รับการอธิบาย โดยหลักทางฟิสิกส์และเคมีเพื่อสร้างคำอธิบายต่อนวัตกรรมใหม่ๆ สำหรับสารให้กลิ่นมีการวิเคราะห์โดยการใช้คุณสมบัติทาง Spectrum ของสสารและเทคนิคการวิเคราะห์แบบ Chromatography เข้ามาช่วยในการแยกแยะสารหอมระเหยจากธรรมชาติ เพื่อที่จะสามารถเลียนแบบกลิ่นและรสธรรมชาติได้ ซึ่งแตกต่างจาก Flavourists ในยุคก่อนที่จะใช้เพียงประสาทการรับรู้ทางกลิ่น และประสบการณ์เพื่อแต่งกลิ่นสังเคราะห์เลียนแบบธรรมชาติ
สารเติมแต่งกลิ่นอาหารจะต้องมีกลิ่นและรสสัมผัส เสมือนหนึ่งได้รับจากธรรมชาติ ซึ่งต้องอาศัย “Key Volatile Compounds” และหากจะมีการวิเคราะห์กลิ่นชนิดใด มักจะมุ่งไปที่การสร้างกลิ่นของสารหอมระเหยของ Key Volatile Compounds นั้น โดยพื้นฐานของการแบ่งแยกกลิ่นโดยความรู้สึก ผนวกกับการวิเคราะห์โดยเครื่องมือวิทยาศาสตร์ สารประกอบในอาหารที่เกี่ยวข้องกับการรับรู้กลิ่นของมนุษย์ จะต้องได้รับการตัดสินหลายๆ ทาง อย่างมีประสิทธิภาพ
นอกจากการผสมผสานกลิ่นเฉพาะต่างๆ เข้าด้วยกัน เพื่อให้เกิดกลิ่นใหม่ที่ต้องการแล้ว วิธีการสร้างกลิ่นอีกลักษณะคือ การใช้ปฏิกิริยาทางเคมี ที่เรียกว่า “Maillard Reaction” หรือปฏิกิริยาที่ต้องใช้เอนไซม์ (Enzymatic Reaction) เช่นการสร้างกรดอะมิโน, คาร์โบไฮเดรต, น้ำมัน, ไขมัน และสารสกัดจากธรรมชาติอื่นๆ ทั้งจากพืชและสัตว์ซึ่งจะถูกนำไปทำปฏิกิริยา ณ อุณหภูมิและสภาวะที่จำเพาะ Maillard Reaction อาจจะเป็นปฏิกิริยา Oxidation, decarboxylation, Condensation หรือ Cyclization เพื่อสร้างลักษณะสารประกอบที่เป็นวง (Heterocyclic) ที่มีส่วนประกอบของไนโตรเจน ออกซิเจน หรือสารประกอบซัลเฟอร์ ปฏิกิริยาเหล่านี้จะผลิตสารที่ให้กลิ่นเนื้อ สัตว์ปีก อาหารทะเล และนัท (Nut)
IOFI ได้กำหนดแนวทางด้านเทคนิคสำหรับ Maillard Reaction ดังนี้ หนึ่งจะต้องกำหนดควบคุมวัตถุดิบที่ใช้โดยต้องเป็นชนิดจำเพาะพิเศษ อุณหภูมิของปฏิกิริยาไม่เกิน 180 องศาเซลเซียส เวลาในการทำปฏิกิริยาไม่เกิน 15 นาที (หากอุณหภูมิของปฏิกิริยาต่ำกว่า 180 องศาเซลเซียสเวลาอาจจะนานกว่านั้น) ค่าความเป็นกรด-ด่างของปฏิกิริยา (pH) ไม่เกินกว่า 8 ซึ่งปฏิกิริยาที่ต้องใช้เอนไซม์ (Enzymatic Reaction) ส่วนใหญ่จะใช้เพื่อการผลิต “เอสเทอร์”, “กรดเบต้าคีโทนิค (b-ketonic acids)” “Methyl Ketones” หรือ สารเติมแต่งกลิ่นอื่นๆ
3. การทดสอบกลิ่น
จุดประสงค์หลักในการเติมสารเติมแต่งกลิ่นในผลิตภัณฑ์อาหาร เพื่อให้เกิดกลิ่นและรสอันพึงปรารถนาของอาหาร เนื่องจากว่าผลิตภัณฑ์อาหารแปรรูป (processed food products) นั้น สารประกอบที่ให้กลิ่นในอาหารมักจะหายไปในระหว่างกระบวนการผลิต หรือบางทีก็ใช้เพื่อการกระตุ้นให้กลิ่นเดิมที่มีอยู่แล้วมีความเด่นชัดยิ่งขึ้นเพราะโดยปกติกลิ่นที่มีอยู่ในผลิตภัณฑ์อาหารตามธรรมชาติมักจะมีกลิ่นอยู่น้อยและ weak อย่างยิ่ง
นอกจากนั้นแล้วการเติมสารเติมแต่งกลิ่นอาหารยังถูกใช้เพื่อสร้างกลิ่นให้กับอาหาร เพราะผลิตภัณฑ์อาหารบางประเภทจะไม่มีกลิ่นเลย การเติมสารเติมแต่งกลิ่นเพื่อสร้างกลิ่นของอาหารชนิดนั้นให้มีลักษณะเฉพาะตัว อีกจุดประสงค์หนึ่งของการใช้สารเติมแต่งกลิ่นอาหารคือ ใช้เพื่อกลบกลิ่นอันไม่พึงปรารถนา (off- odour) ของผลิตภัณฑ์อาหารชนิดนั้นๆ
ผลิตภัณฑ์อาหารต่างชนิดจากวัตถุดิบที่แตกต่างกัน และกระบวนการแปรรูปแตกต่างกัน ถึงแม้ว่าจะมีการใช้สารเติมแต่งกลิ่น ชนิดเดียวกัน แต่จะให้ลักษณะการแสดงออกของกลิ่นที่แตกต่างกัน เพื่อที่จะสร้างสรรค์กลิ่นที่ต้องการของ flavourist สิ่งที่ต้องคำนึงคือ ต้องตอบสนองต่อความต้องการของผู้บริโภค และเหมาะสมต่อกระบวนการผลิตเป็นอย่างดี
เพื่อให้ชัดเจนยิ่งขึ้น จะยกตัวอย่างการใช้สารเติมแต่งกลิ่นอาหารในเครื่องดื่ม ที่เติมคาร์บอนไดออกไซด์ ปริมาณการใช้สารเติมแต่งกลิ่นอยู่ที่ระดับ 0.1 เปอร์เซ็นต์ หลังจากที่มีการละลายน้ำตาล และผสมกรดซิตริกเรียบร้อยแล้ว และอยู่ในสภาพ “ไซรัป” สำหรับไอศครีมนั้นมีสิ่งที่พิเศษกว่าผลิตภัณฑ์อื่นๆ คือจะต้องหาจุดสมดุลของกลิ่นที่สามารถระเหยหอมได้ ณ อุณหภูมิต่ำๆ หากใช้สารเติมแต่งกลิ่นในผลิตภัณฑ์ลูกกวาด จะต้องมั่นใจว่าสารที่ให้กลิ่นนั้นมีความเสถียรที่อุณหภูมิสูงถึง 100 องศาเซลเซียส และไม่ก่อให้เกิดกลิ่นอันไม่พึงปรารถนาด้วย และหากใช้กับลูกกวาดที่มีลักษณะใส จะต้องทนอุณหภูมิสูงมากถึง 130 องศาเซลเซียส
สำหรับการใช้สารเติมแต่งกลิ่นอาหารสำหรับผลิตภัณฑ์เค้กและขนมอบ วิธีการแรกอาจจะมีการเติมส่วนผสมดังกล่าวลงไปในแป้งก่อนที่จะมีการอบ ซึ่งจะต้องคำนึงเสมอว่าสารเติมแต่งกลิ่นดังกล่าวจะต้องถูก treat ที่อุณหภูมิสูง วิธีการที่สอง หลังจากที่ผลิตภัณฑ์เค้กขนมอบผ่านการอบออกมาแล้ว ให้ทำการทาพ่นสารให้กลิ่น ที่ผิวของเค้กซึ่งจะต้องคำนึงเสมอว่าสารดังกล่าวต้องทนอุณหภูมิสูงได้แต่วิธีการนี้ สารให้กลิ่นอาจจะระเหยสู่อากาศได้ง่ายหรืออาจจะถูกออกซิไดซ์ในระหว่างการเก็บก็เป็นได้ วิธีการที่สามคือ การพ่นหรือทาสารให้กลิ่นที่มีลักษณะเป็นผงหรือออยส์ (oils) ที่ผิวของผลิตภัณฑ์ขนมอบ
วิธีการนี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับผลิตภัณฑ์ขนมอบที่มีรสเค็ม หรือขนมอบฟูต่างๆ วิธีสุดท้ายเรียกว่า “การสร้างกลิ่นทางอ้อม” คือแทนที่จะมีการเติมสารให้กลิ่นลงในส่วนผสมโดยตรง แต่ใส่ลงไปในส่วนผสมอื่นๆ แทน เช่น ครีม น้ำผลไม้ หรือไซรัป ซึ่งส่วนผสมพวกนี้จะต้องเติมหรือผสมตกแต่งกับผลิตภัณฑ์หลัก
สำหรับผลิตภัณฑ์ นมเปรี้ยว-นมหมัก โดยทั่วๆ ไปจะมีการเติมสารให้กลิ่นหลังจากที่นมผ่านกระบวนการฆ่าเชื้อ ถูกทำให้เย็นและเติมกล้าเชื้อ (inoculating) รวมทั้งกระบวนการหมักและกระบวนการโฮโมจีไนซ์แล้ว หรือจะเติมสารให้กลิ่นลงไปในน้ำตาลไซรัป แล้วค่อยผสมลงไปในนมเปรี้ยวก่อนจะเข้าสู่กระบวนการฆ่าเชื้อเป็นครั้งสุดท้าย
4. มาตรฐานการใช้สารให้กลิ่นอาหาร
หลักความปลอดภัยในการใช้สารให้กลิ่นอาหารไม่ใช่แต่เพียงการปฏิบัติตามข้อกำหนดของกฎหมายหรือข้อบังคับขององค์กรระหว่างประเทศ หรือข้อบังคับต่างๆ ที่รัฐบาลแต่ละประเทศออกมาเท่านั้น แต่จะต้องคำนึงถึงคุณภาพตามระดับมาตรฐาน เนื่องด้วยสารให้กลิ่นอาหารมีมากมายหลายชนิดมาก เพราะฉะนั้นคุณภาพมาตรฐานของสารให้กลิ่นอาหาร จะต้องได้รับการรับรองจากองค์กรว่าด้วยอาหารระหว่างประเทศ เช่น FCC, EOA, ISO, EEC เป็นต้น
สารให้กลิ่นอาหารทุกชนิดจะต้องแบ่งว่าเป็น “เครื่องหอม” หรือ “สารให้กลิ่นอาหาร” และต้องกำหนดคุณลักษณะเฉพาะในเรื่องของกลิ่น, รส, ลักษณะปรากฏ, ค่าความถ่วงจำเพาะ (specific gravity),ค่าดัชนีหักเหแสง (Refractive index) ค่า Acid value เป็นต้น นอกจากนี้ยังต้องคำนึงถึงความสะอาดและการสุขาภิบาล มีการตรวจสอบจำนวนแบคทีเรียปนเปื้อน, จำนวน E. coli, ปริมาณโลหะหนักเช่น ตะกั่วหรืออาร์เซนิค เป็นต้น