การประยุกต์ใช้เทคนิคสเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรดเพื่อการวิเคราะห์คุณภาพอาหาร

ในยุคปัจจุบัน อุตสาหกรรมอาหารมีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว เทคโนโลยีใหม่ๆ ถูกนำมาใช้เพื่อพัฒนาคุณภาพและความปลอดภัยของอาหารอย่างต่อเนื่อง หนึ่งในเทคโนโลยีที่น่าสนใจและได้รับความนิยมอย่างมากคือ เทคนิคสเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรด (Near-Infrared Spectroscopy: NIRS) บทความนี้จะกล่าวถึงหลักการเบื้องต้นของ NIRS ข้อดี ข้อจำกัด รวมถึงตัวอย่างการประยุกต์ใช้ NIRS ในการวิเคราะห์คุณภาพอาหารในด้านต่างๆ

1. สเปกโทรสโกปีใกล้อินฟราเรด (NIRS) คืออะไร

NIRS เป็นเทคนิคการวิเคราะห์ที่อาศัยหลักการของการดูดกลืนแสงในช่วงใกล้อินฟราเรด (NIR) โดยโมเลกุลของสารอินทรีย์ เมื่อลำแสง NIR ผ่านตัวอย่างอาหาร โมเลกุลของสารประกอบต่างๆ ในอาหาร เช่น น้ำ โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต จะดูดกลืนพลังงานแสง NIR ที่ความยาวคลื่นเฉพาะตัว ทำให้เกิดรูปแบบการดูดกลืนแสง (Spectrum) ที่เป็นเอกลักษณ์ ซึ่งสามารถนำไปวิเคราะห์เพื่อระบุชนิดและปริมาณของสารประกอบต่างๆ ในอาหารได้

2. ข้อดีและข้อจำกัดของเทคนิค NIRS

เทคนิค NIRS มีข้อดีหลายประการที่ทำให้ได้รับความนิยมในการวิเคราะห์คุณภาพอาหาร ได้แก่

• ความรวดเร็ว: NIRS สามารถวิเคราะห์ตัวอย่างได้อย่างรวดเร็วภายในเวลาไม่กี่วินาที จึงเหมาะสำหรับการตรวจสอบคุณภาพอาหารในกระบวนการผลิตแบบ real-time
• ไม่ทำลายตัวอย่าง: NIRS ไม่ต้องทำลายตัวอย่างอาหาร จึงเหมาะสำหรับการวิเคราะห์อาหารที่มีมูลค่าสูง
• ใช้งานง่าย: เครื่อง NIRS รุ่นใหม่มีขนาดกะทัดรัด ใช้งานง่าย และไม่จำเป็นต้องใช้บุคลากรที่มีความเชี่ยวชาญสูง
• ประหยัดค่าใช้จ่าย: NIRS ไม่ต้องใช้สารเคมีในการวิเคราะห์ จึงช่วยลดค่าใช้จ่ายและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

อย่างไรก็ตาม NIRS ก็ยังมีข้อจำกัดอยู่บ้าง ได้แก่

• ความไวในการตรวจจับ: NIRS อาจไม่เหมาะสมกับการวิเคราะห์สารที่มีปริมาณน้อยมากๆ ในอาหาร
• การรบกวนจากองค์ประกอบอื่นๆ: องค์ประกอบอื่นๆ ในอาหาร เช่น สี พื้นผิว ความชื้น อาจส่งผลรบกวนต่อผลการวิเคราะห์
• ต้องมีการสร้างแบบจำลอง: การวิเคราะห์ด้วย NIRS จำเป็นต้องมีการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ (Calibration Model) จากข้อมูลของตัวอย่างอ้างอิง ซึ่งต้องใช้ความเชี่ยวชาญและประสบการณ์

3. การประยุกต์ใช้เทคนิค NIRS ในการวิเคราะห์คุณภาพอาหาร

NIRS ถูกนำมาประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในการวิเคราะห์คุณภาพอาหาร ตัวอย่างเช่น

ประเภทอาหาร	พารามิเตอร์ที่วิเคราะห์	ประโยชน์
เนื้อสัตว์	โปรตีน ไขมัน ความชื้น	ควบคุมคุณภาพ ตรวจสอบการปลอมปน
ผลิตภัณฑ์นม	ไขมัน โปรตีน แลคโตส	ควบคุมคุณภาพ ตรวจสอบความสดใหม่
ธัญพืช	โปรตีน ความชื้น คาร์โบไฮเดรต	คัดแยกพันธุ์ ควบคุมคุณภาพ
ผักและผลไม้	น้ำ น้ำตาล กรด ความสุก	คัดแยกคุณภาพ กำหนดระยะเวลาเก็บเกี่ยว

4. ตัวอย่างงานวิจัยที่น่าสนใจ

งานวิจัยตีพิมพ์ในวารสาร Foods, Vol. 13, Pages 2633 (2024) (ลิงก์งานวิจัย) ได้ศึกษาการประยุกต์ใช้ NIRS ในการทำนายปริมาณสารสำคัญในเมล็ดกาแฟ โดยผลการศึกษาพบว่า NIRS สามารถทำนายปริมาณคาเฟอีนและสารต้านอนุมูลอิสระในเมล็ดกาแฟได้อย่างแม่นยำ

5. Fun Fact เกี่ยวกับ NIRS

ทราบหรือไม่ว่า เทคนิค NIRS ถูกนำมาใช้ในการสำรวจอวกาศ โดย NASA ใช้วิเคราะห์องค์ประกอบของดินบนดาวอังคาร !

6. บทสรุป

เทคนิค NIRS เป็นเครื่องมือทรงพลังสำหรับการวิเคราะห์คุณภาพอาหาร ด้วยข้อดีในด้านความรวดเร็ว ความแม่นยำ และต้นทุนต่ำ NIRS จึงมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาอุตสาหกรรมอาหารให้ก้าวหน้ายิ่งขึ้นในอนาคต

#NIRS #เทคโนโลยีอาหาร #วิเคราะห์อาหาร #คุณภาพอาหาร