นวัตกรรมการตรวจสอบรวดเร็ว: ทางลัดสู่การเสริมสร้างระบบคุณภาพที่เข้มแข็ง Rapid Inspection Innovations: The Shortcut to Strengthening a Robust Quality System

นวัตกรรมการตรวจสอบรวดเร็ว: ทางลัดสู่การเสริมสร้างระบบคุณภาพที่เข้มแข็ง
Rapid Inspection Innovations: The Shortcut to Strengthening a Robust Quality System

By:      มีณธิรา สุปราณี
Meenthira Supranee
 Faculty of Agro-Industry
Chiang Mai University
Meenthira.s@cmu.ac.th

วิชญ์วรา วงษ์หล้า
Wichwara Wongla
Faculty of Agro-Industry
Chiang Mai University
wichwara.nawa@cmu.ac.th

ผศ.ดร. สุพัฒน์ พงษ์ไทย
Asst. Prof. Suphat Phongthai, Ph.D.
Faculty of Agro-Industry
Chiang Mai University
suphat.phongthai@cmu.ac.th

           การควบคุมคุณภาพและการประกันคุณภาพเป็นหัวใจสำคัญในการผลิตสินค้าหลากหลายประเภท เช่น ยา การวินิจฉัยทางการแพทย์ และอาหาร โดยระบบควบคุมคุณภาพมุ่งไปที่การตรวจสอบวัตถุดิบ กระบวนการ และลดข้อบกพร่อง เพื่อให้ผลิตภัณฑ์ตรงตามมาตรฐาน ส่วนระบบประกันคุณภาพจะมุ่งเน้นไปที่การป้องกันความบกพร่องและการดำเนินงานตามระบบ ตั้งแต่การออกแบบไปจนถึงการตรวจสอบผลผลิต อย่างไรก็ตาม วิธีการทดสอบแบบดั้งเดิมมักจะใช้ระยะเวลานาน ส่งผลให้การตัดสินใจล่าช้าและมีต้นทุนสูง นวัตกรรมจึงเข้ามามีบทบาทสำคัญในการทำให้ระบบควบคุมคุณภาพและการประกันคุณภาพมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น

           ดังนั้น เทคนิคการตรวจสอบอย่างรวดเร็ว (Rapid Testing Methods; RTMs) จึงกลายเป็นหัวใจสำคัญของอุตสาหกรรมอาหาร ด้วยแนวคิด “point-of-need test” โดย RTMs จะช่วยให้ผู้ทดสอบสามารถตรวจวัดผลได้ทันที ณ จุดปฏิบัติการ (On-site) ลดขั้นตอนที่ซับซ้อน สามารถใช้ซอฟต์แวร์ในการจัดการข้อมูล ประหยัดเวลาและค่าใช้จ่าย ช่วยให้ตัดสินใจและแก้ไขปัญหาได้ทันท่วงที ลดปัญหาการขนส่งและเก็บรักษาตัวอย่าง รวมถึงสามารถตรวจซ้ำได้หลายครั้งเพื่อยืนยันความน่าเชื่อถือ ซึ่งนำไปสู่เทคนิคการตรวจสอบหลากหลายรูปแบบ ได้แก่

เทคนิคการตรวจสอบปริมาณจุลินทรีย์ในอาหาร
           การทดสอบทางจุลชีววิทยาแบบรวดเร็ว (Rapid Microbiological Methods; RMMs) เป็นการนำเทคโนโลยีสมัยใหม่มาประยุกต์ใช้ เพื่อให้ได้ผลการทดสอบที่มีประสิทธิภาพและรวดเร็วกว่าวิธีการทดสอบแบบดั้งเดิมที่อาศัยการเพาะเลี้ยงเชื้อเป็นหลักซึ่งใช้เวลาในการทดสอบนาน ตัวอย่างเทคนิค RMMs เช่น การใช้ ATP (Adenosine-5′-triphosphate) bioluminescence สำหรับตรวจหาการปนเปื้อนของจุลินทรีย์ในอาหารประเภทเนื้อสัตว์ โดยสาร ATP ที่เป็นแหล่งพลังงานในเซลล์ของจุลินทรีย์จะทำปฏิกิริยากับ Luciferin ซึ่งเป็นสารตั้งต้นทางชีวเคมี (Substrate) ที่สำคัญ โดยมีเอนไซม์ Luciferase เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันที่ทำให้เกิดการเรืองแสง (ภาพที่ 1) จึงสามารถตรวจวัดปริมาณความเข้มแสงที่เกิดขึ้น เพื่อคำนวณหาปริมาณของ ATP ที่แปรผันตรงกับปริมาณจุลินทรีย์ที่ปนเปื้อนในตัวอย่าง

เทคนิคการตรวจสอบปริมาณสารเคมีตกค้างในอาหาร
           ในปัจจุบันมีการศึกษาวิจัยและพัฒนาชุดเทคนิคการตรวจสอบอย่างรวดเร็วที่ครอบคลุมสำหรับการวิเคราะห์และตรวจสอบปริมาณสารเคมีตกค้างในอาหารอย่างต่อเนื่อง เช่น ยาฆ่าแมลง (Pesticide) ยาปฏิชีวนะ (Antibiotic) และสารพิษจากเชื้อรา (Mycotoxins) เป็นต้น

           งานวิจัยของ Tun และคณะ (2023) ได้พัฒนาไบโอเซนเซอร์ทางเคมีไฟฟ้า (Electrochemical Biosensor) ที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการตรวจจับคลอร์ไพริฟอส (Chlorpyrifos) ซึ่งเป็นสารกำจัดแมลงในกลุ่มออร์กาโนฟอสเฟต (Organophosphate) ที่ใช้ในภาคเกษตรกรรม โดยทดสอบในตัวอย่างน้ำและน้ำผลไม้ จากงานวิจัยนี้ นักวิจัยได้สร้างวัสดุเชิงประกอบระหว่างเซลลูโลสนาโนไฟเบอร์ (Cellulose Nanofibers) และ กราฟีนออกไซด์ (Graphene Oxide) เพื่อใช้เป็นแพลตฟอร์มสำหรับการปรับปรุงพื้นผิวของอิเล็กโทรด ช่วยเพิ่มพื้นที่ผิวและการนำไฟฟ้า จากนั้นได้ทำการตรึงเอนไซม์อะซิติลโคลีนเอสเตอเรส (Acetylcholinesterase; AChE) ลงบนอิเล็กโทรดที่ผ่านการดัดแปลงแล้ว โดยกลไกการทำงานของเซนเซอร์อาศัยหลักการที่ว่า คลอร์ไพริฟอสจะยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ AChE ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณไฟฟ้าที่สามารถวัดได้ ซึ่งมีความสัมพันธ์โดยตรงกับความเข้มข้นของสารตกค้างในตัวอย่าง ทำให้สามารถตรวจวัดคลอร์ไพริฟอสได้อย่างรวดเร็ว โดยใช้เวลาประมาณ 10 นาที อีกทั้งยังมีความจำเพาะและความถูกต้องสูง (%Recovery ประมาณ 94.85–101.40 %) (ดังแสดงในภาพที่ 2)

           Quality control (QC) and quality assurance (QA) are key components in the production of various goods, including medicines, medical diagnostics, and food. QC system focuses on inspecting raw materials, processes, and reducing defects, ensuring that products meet established standards. In contrast, QA system emphasizes preventing defects and maintaining systematic operations from design through to final inspection. However, traditional testing methods often require long processing times, leading to delayed decision-making and increased costs. Thus, innovation plays a crucial role in enhancing the efficiency and effectiveness of both QC and QA systems.

           Rapid Testing Methods (RTMs) have therefore become a cornerstone of the food industry under the concept of “point-of-need test.” RTMs allow testers to perform measurements immediately on-site, reducing complex procedures. They utilize software for data management, saving both time and cost. This enables timely decision-making and problem-solving while reducing issues related to sample transportation, storage, and repeated testing for reliability verification. These advancements have led to the development of various rapid testing techniques, including:

Rapid Microbiological Methods (RMMs)
           RMMs involve the application of modern technologies to achieve faster and more efficient testing results compared with conventional growth-based methods, which require lengthy testing times. One example is the use of ATP (Adenosine-5′-triphosphate) bioluminescence to detect microbial contamination in meat products. ATP, the primary energy source within microbial cells, reacts with luciferin in the presence of the enzyme luciferase. This catalyzes an oxidation reaction that produces fluorescence (as shown in Figure 1). The intensity of the emitted light can then be measured to calculate the microbial load. The amount of ATP is directly proportional to the number of microorganisms contaminating the sample.

Techniques for Detecting Chemical Residues in Food
           Currently, research and development efforts are devoted to creating comprehensive rapid testing techniques for analyzing and detecting chemical residues in food, such as pesticides, antibiotics, and mycotoxins.

           A study by Tun et al. (2023) developed a highly efficient electrochemical biosensor for detecting chlorpyrifos, an organophosphate pesticide used to control agricultural insect pests, in water and fruit juice samples. The researchers fabricated a composite material consisting of cellulose nanofibers and graphene oxide to serve as a platform for electrode surface modification, enhancing both surface area and electrical conductivity. Subsequently, the enzyme acetylcholinesterase (AChE) was immobilized on the modified electrode surface. Because chlorpyrifos inhibits AChE activity, measurable changes in the electrical signal correlate with the concentration of the chemical residue. This enables rapid about 10 minutes with high specificity and accuracy (%Recovery range 94.85–101.40 %) (Figure 2).