ว ธ ตรวจสาร h2o2 ตกค างในน ำส ม

สารเคมีสามารถแบ่งได้เป็นหลายประเภท แต่เมื่อพิจารณาถึงอันตรายต่อสุขภาพ สามารถแบ่งประเภทของสารเคมี ได้เป็น

1. สารเคมีที่ไวไฟ (flammable and combustible)

วัตถุไวไฟ (flammable substances) หมายถึงวัตถุที่ง่ายต่อการติดไฟและเผาไหม้ในที่ที่มีอากาศ ของเหลวไวไฟ (flammable liquid) หมายถึงของเหลวที่มีจุดวาบไฟ ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 37.8°C ส่วนของเหลวติดไฟได้ (combustible liquid) หมายถึงของเหลวที่มีจุดวาบไฟสูงกว่า หรือเท่ากับ 37.8°C บางกรณีมีการแยกประเภทสารไวไฟ ออกเป็นของแข็งและแก๊ส ตัวอย่างของแก๊สไวไฟ เช่น acetylene, ethylene oxide และ hydrogen เป็นต้น ในกลุ่มของสารเคมีที่ไวไฟ ยังสามารถแบ่งเป็นกลุ่มย่อย ดังนี้

1.1) สารเคมีที่ระเบิดได้ (explosive) สารเคมีที่ก่อให้เกิดการระเบิดเมื่อได้รับความร้อน แสง หรือตัวเร่ง (catalyst) ได้ที่พบในห้องปฏิบัติการ ได้แก่ สารประกอบในกลุ่ม nitrate, chlorate, perchloratesนอกจากนั้นสารประกอบของโลหะเช่น ผงแมกนีเซียม (Mg powder) หรือผงสังกะสี (Zn powder) เมื่อผสมกับอากาศจะสามารถระเบิดได้เช่นกัน

1.2) สารเคมีที่ติดไฟเองได้ (pyrophorics) สารเคมีกลุ่ม pyrophorics ตามมาตรฐานของ US-OSHA ได้แก่สารเคมีที่สามารถติดไฟ (ignition) ได้เองที่อุณหภูมิเท่ากับหรือต่ำกว่า 54.4°C สารในกลุ่มนี้มักทำปฏิกิริยารุนแรงกับน้ำ (water reactive) และติดไฟเมื่อสัมผัสกับน้ำหรืออากาศชื้น ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นจะเร็วหรือช้าขึ้นกับชนิดของสารเคมี สารเคมีบางตัวสามารถติดไฟขึ้นเองได้ เมื่ออุณหภูมิภายนอกถึงจุดสันดาปของสารเคมีนั้น โดยไม่ต้องอาศัยอุปกรณ์อื่นช่วย สารเคมีเหล่านี้ได้แก่ sodium, potassium, phosphorus เป็นต้น

1.3 สารที่ไวต่อการทำปฏิกิริยากับน้ำ (water reactive substances) สารเคมีที่ไวต่อปฏิกิริยากับน้ำเกิดปฏิกิริยารุนแรง โดยเฉพาะเมื่อมีน้ำอยู่จำกัด สารเคมีในกลุ่มนี้ เช่น สาร alkali และ สาร alkali earth เช่น potassium, calcium สารในกลุ่ม anhydrous metal halides เช่น AlBr3, GeCl2 เป็นต้น

1.4 สารเคมีที่เกิดเปอร์ออกไซด์ (peroxidizable substances) สารเคมีในกลุ่มนี้ ทำปฏิกิริยาอย่างช้าๆกับออกซิเจนในอากาศ โดยมีแสง และความร้อนเป็นตัวเร่งปฏิกิริยา เกิดเป็นสารเปอร์ออกไซด์ ซึ่งสามารถก่อให้เกิดการระเบิดรุนแรงได้ การนำสารเคมีในกลุ่มนี้มาใช้ต้องแน่ใจว่าปราศจากสารเปอร์ออกไซด์ บางห้องปฏิบัติการกำหนดระยะเวลาจัดเก็บสารเคมีในกลุ่มนี้เป็นรายสารเคมี รายละเอียดสารเคมีในกลุ่มที่เกิดเปอร์ออกไซด์ และระยะเวลาจัดเก็บในห้องปฏิบัติการ (ตารางผนวกที่ 1 และ 2)

2. สารเคมีที่มีฤทธิ์กัดกร่อน (corrosives)

สารในกลุ่มนี้ ก่อให้เกิดการระคายเคืองต่อระบบทางเดินหายใจ ทำลายเยื่อบุผิวหนัง และเยื่อบุตา สารในกลุ่มนี้ที่สำคัญ ได้แก่ กรดแก่ ด่างแก่ สารที่ดูดน้ำ (dehydrating agent) และ สารออกซิไดซ์ (oxidizing agent)

2.1 กรดแก่ (strong acid) หรือกรดเข้มข้นทุกชนิด สามารถก่อให้เกิดการระคายเคืองต่อผิวหนังและเยื่อบุตา เฉพาะอย่างยิ่งกรดไนตริก (HNO3) กรดโครมิก (H2CrO4) และกรดไฮโดรฟลูออริก (HF) ทั้งนี้การเคลื่อนย้ายกรดเหล่านี้ควรใส่ถุงมือยาง ผ้ายางกันเปื้อน รวมทั้งควรใส่หน้ากากป้องกันไอระเหย

2.2 ด่างแก่ (strong base) เช่น NaOH, KOH, conc. NH3 สารเหล่านี้ มีฤทธิ์ระคายเคืองตาสูง ดังนั้นการเคลื่อนย้ายสารเคมีในกลุ่มนี้ต้องใส่อุปกรณ์ป้องกันเช่นเดียวกันกับการเคลื่อนย้ายกรดแก่

2.3 สารที่ดูดน้ำ (dehydrating agent) สารเคมีในกลุ่มนี้ที่สำคัญ ได้แก่ กรดซัลฟูริก (sulfuric acid), sodium hydroxide, phosphorus pentoxide และ calcium oxide สารเหล่านี้หากสัมผัสผิวหนังก่อให้เกิดอาการไหม้ของผิวหนังได้

2.4 สารออกซิไดซ์ (oxidizing agent) ได้แก่ สารที่เป็นตัวรับอิเล็กตรอน (electron acceptor) ในปฏิกิริยาหรืออีกความหมายหนึ่งเป็นตัวให้ออกซิเจน สารเคมีในกลุ่มนี้ เช่น สารประกอบhypochlorite, permanganate และเปอร์ออกไซด์ เป็นต้น เนื่องจากสารเคมีในกลุ่มนี้เป็นตัวให้ออกซิเจน จึงสามารถเป็นตัวเร่งให้เกิดการสันดาปหรือเผาไหม้ได้

นักวิจัยนาโนเทค สวทช. ต่อยอดองค์ความรู้ด้านการพัฒนาเซนเซอร์ทางไฟฟ้าเคมีสู่ชุดตรวจสารปนเปื้อนในน้ำนมดิบที่มีความไวสูง สามารถตรวจไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในน้ำนมดิบได้แม้มีความเข้มข้นน้อย ราคาถูก ใช้งานง่าย ตรวจวัดและวิเคราะห์ผลเร็ว มีความจำเพาะเจาะจงและความถูกต้องสูง ลดการสูญเสียน้ำนมดิบที่ไม่มีคุณภาพ และลดผลกระทบต่อกระบวนการแปรรูปน้ำนมดิบ ส่งมอบ อ.ส.ค. สำหรับใช้ในศูนย์รับน้ำนม อ.ส.ค ทั่วประเทศ หวังเป็นตัวช่วยยกระดับคุณภาพผลิตภัณฑ์นม และอุตสาหกรรมโคนมของไทย

น้ำนมดิบที่ศูนย์รับน้ำนม องค์การส่งเสริมกิจการโคนมแห่งประเทศไทย (อ.ส.ค.) ทั่วประเทศรับมาจากเกษตรกร ซึ่งต้องมีการตรวจสอบคุณภาพ รวมถึงสิ่งเจือปนต่างๆ ที่ส่งผลต่อคุณภาพและราคาขายน้ำนมดิบ โดยหลังจากที่ทีมวิจัยของศูนย์นาโนเทคโนโลยีแห่งชาติ (นาโนเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) เข้าเยี่ยมชมการทำงาน ก็ได้รับโจทย์จาก อ.ส.ค. ที่ต้องการชุดตรวจสารปนเปื้อนที่มีความไว และจำเพาะสูง

“ชุดตรวจสารปนเปื้อนในน้ำนมดิบ (Peroxide Test Stripe)” จึงเกิดขึ้น โดย ดร.กุลวดี การอรชัย จากทีมวิจัยการวินิจฉัยระดับนาโน กลุ่มวิจัยวัสดุตอบสนองและเซ็นเซอร์ระดับนาโน นาโนเทค สวทช. ในฐานะหัวหน้าโครงการ พร้อมทีมวิจัยที่ประกอบด้วย น.ส. อรุณศรี งามอรุณโชติ และน.ส. ประภาภรณ์ แสงแก้วพัฒนาเซนเซอร์ทางไฟฟ้าเคมีสำหรับการตรวจวัดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เชิงปริมาณในน้ำนม ซึ่งการตรวจวัดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ เป็นหนึ่งในชุดตรวจคุณภาพน้ำนมดิบ โดยสามารถบ่งบอกปริมาณและความเข้มข้นของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่เจือปนในน้ำนมได้ โดยอาศัยเทคโนโลยีในการออกแบบและสังเคราะห์อนุภาคนาโนโลหะผสมแล้วนำไปเคลือบบนขั้วไฟฟ้าคาร์บอนพิมพ์สกรีน

“หลักการของเซนเซอร์นี้ อาศัยการเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชันของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ โดยใช้อนุภาคนาโนของโลหะเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาดังกล่าว และใช้เครื่องวัดสัญญาณเคมีไฟฟ้าแบบพกพาในการตรวจวัด ซึ่งสามารถตรวจได้ง่ายและรวดเร็วและมีความไวสูง การใช้อนุภาคนาโนของโลหะนี้สามารถใช้ทดแทนวัสดุชีวภาพ เช่น เอนไซม์ออกซิเดส และเอนไซม์คะตะเลส ได้เป็นอย่างดี และยังเพิ่มเสถียรภาพให้กับชุดตรวจ เนื่องด้วยอนุภาคนาโนของโลหะนี้ มีความคงตัวสูงที่สภาวะการเก็บรักษาในระยะเวลานาน” ดร.กุลวดีกล่าว

จุดเด่นของงานวิจัยชิ้นนี้ นักวิจัยนาโนเทคชี้ว่า เป็นเซนเซอร์ที่สามารถตรวจวัดการปนเปื้อนของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เชิงปริมาณในน้ำนมดิบได้ โดยสามารถแสดงค่าเป็นตัวเลขความเข้มข้นของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เมื่อใช้ร่วมกับเครื่องอ่านแบบพกพา สามารถใช้งานได้ง่าย สะดวก รวดเร็ว รู้ผลภายในเวลา 2 นาที มีความไวในการตรวจวัดสูงกว่าชุดตรวจที่มีในท้องตลาด นอกจากนี้ ชุดตรวจที่พัฒนาขึ้นมีความเสถียรและเก็บรักษาได้ง่าย เนื่องจากไม่มีการใช้สารชีวโมเลกุล จึงทำให้สามารถใช้ได้ทุกสถานที่ในการตรวจคุณภาพน้ำนมดิบจำนวนมากได้

“ความท้าทายของงานวิจัยชิ้นนี้ คือ การออกแบบและสังเคราะห์อนุภาคนาโนของโลหะให้มีความจำเพาะต่อการเร่งปฏิกิริยารีดอกซ์ของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ซึ่งต้องใช้เวลาในการคัดเลือก และการปรับสภาวะขององค์ประกอบต่างๆของอนุภาคนาโนในการวิเคราะห์ให้เหมาะสมสำหรับการนำไปใช้ตรวจวัดสารปนเปื้อนในน้ำนมดิบ” ดร.กุลวดีกล่าว พร้อมชี้ว่า ความท้าทายอีกประการคือ การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีฐานด้านเซนเซอร์ทางไฟฟ้าเคมีเพื่อตรวจวัดสารปนเปื้อนในน้ำ มาพัฒนาชุดตรวจในน้ำนมนั้น ถือว่า ยากมาก เพราะน้ำแทบจะไม่มีสารอื่นรบกวน ในขณะที่น้ำนมนั้นมีองค์ประกอบที่หลากหลาย มีสารชีวโมเลกุล รวมถึงเอนไซม์บางตัวที่ช่วยสลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ได้เร็ว ทำให้เราต้องพัฒนาชุดตรวจที่มีความไวสูง และตรวจวัดให้เร็วที่สุด

เซนเซอร์สำหรับตรวจวัดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่พัฒนาขึ้นจากงานวิจัยนี้สมารถนำไปใช้ในการตรวจคัดกรองคุณภาพน้ำนมดิบ ก่อนเข้าสู่กระบวนการผลิตและแปรรูป เพื่อให้มั่นใจได้ว่าน้ำนมดิบที่ได้ปราศจากการเจือปนของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ซึ่งการปนเปื้อนของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในน้ำนมดิบจะมีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีน ทำให้น้ำนมตกตะกอนและส่งผลกระทบอย่างมากต่อกระบวนการแปรรูปน้ำนมดิบ ซึ่งมีผลกระทบมูลค่าประมาณ 20000 บาทต่อน้ำนมดิบ 1 ตัน โดยชุดตรวจนี้สามารถนำไปใช้ได้จริงทั้งในห้องปฏิบัติการภายใน อ.ส.ค และการตรวจวิเคราะห์ภาคสนาม เช่น ที่ฟาร์มหรือสหกรณ์โคนมย่อยต่าง ๆ

นอกจากนี้ ชุดตรวจสารปนเปื้อนในน้ำนมดิบยังเป็นประโยชน์กับอุตสาหกรรมนมทั่วประเทศ ในการคัดกรองคุณภาพน้ำนมดิบก่อนเข้าสู่กระบวนการแปรรูป เพื่อให้ประชาชนได้บริโภคนมที่มีคุณภาพมากขึ้น

“ทีมวิจัยมีแผนที่จะวิจัยและพัฒนาต่อยอดชุดตรวจฯ นี้ ในด้านความแม่นยำ (validation) ด้วยวิธีมาตรฐาน รวมถึงการทดสอบเปรียบเทียบกับชุดตรวจที่ใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกันอีกด้วย นอกจากนี้ องค์ความรู้ที่ได้พัฒนาชุดตรวจวัดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ในน้ำนมดิบนี้ ยังสามารถนำมาต่อยอดเพื่อพัฒนาชุดตรวจวัดไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ที่เจือปน หรือตกค้างในอาหาร หรือผลิตภัณฑ์อื่น ๆ ได้” ดร.กุลวดีชี้

ปัจจุบัน ชุดตรวจสารปนเปื้อนในน้ำนมดิบจากนาโนเทค สวทช. ได้พัฒนาแล้วเสร็จ และส่งมอบ ให้กับองค์การส่งเสริมกิจการโคนมแห่งประเทศไทย (อ.ส.ค.) สำหรับใช้ในห้องปฏิบัติการจริงของศูนย์รับน้ำนม อ.ส.ค ทั่วประเทศ และจะเป็น 1 ในผลงานนวัตกรรมของ สวทช. ที่จะนำไปร่วมแสดงในงานเทศกาลโคนมแห่งชาติประจำปี 2565 ระหว่างวันที่ 3-7 มกราคม 2565