ทุกครั้งที่น้ำนมดิบเข้าศูนย์รับ มีตัวเลขสองชุดที่ต้องรู้ให้ได้จากตัวอย่างเดียวกัน ชุดแรกคือองค์ประกอบ โดยเฉพาะไขมันกับโปรตีนที่ใช้กำหนดราคารับซื้อโดยตรง ชุดที่สองคือจำนวน Somatic cell ที่บอกว่าเต้านมของแม่โคอักเสบหรือไม่ ทั้งสองอย่างมาจากขวดเดียวกันก็จริง แต่วัดด้วยหลักการที่ต่างกันคนละเรื่องเลย
โปรตีนและไขมัน วัดด้วยอินฟราเรด
หลักการตั้งต้นง่ายกว่าที่คิด พันธะเคมีแต่ละชนิดสั่นที่ความถี่เฉพาะของตัวเอง และจะดูดกลืนแสงอินฟราเรดตรงความยาวคลื่นที่ตรงกับความถี่นั้น โปรตีนในน้ำนมมีพันธะเปปไทด์ที่ดูดกลืนในย่านหนึ่ง ไขมันมีพันธะเอสเทอร์และพันธะคาร์บอนกับไฮโดรเจนที่ดูดกลืนอีกย่าน ส่วนแลคโตสมีหมู่ไฮดรอกซิลที่ดูดกลืนอีกย่านหนึ่ง ยิงอินฟราเรดผ่านน้ำนมแล้วดูว่าความยาวคลื่นไหนหายไปมากน้อยแค่ไหน ก็ย้อนกลับไปหาปริมาณของแต่ละองค์ประกอบได้
ส่วนคำว่า FT หรือ Fourier Transform คือวิธีเก็บสเปกตรัม เครื่องรุ่นเก่ากวาดทีละความยาวคลื่นซึ่งช้า ส่วน FTIR วัดทุกความยาวคลื่นพร้อมกันในครั้งเดียวแล้วใช้ Fourier transform ถอดออกมาเป็นสเปกตรัมทีหลัง ได้ทั้งความเร็วและอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่ดีกว่า นี่คือเหตุผลที่เครื่องระดับนี้อ่านค่าได้หลายสิบพารามิเตอร์จากการยิงตัวอย่างครั้งเดียว
ไม่ใช้สารเคมี
การวิเคราะห์ด้วยอินฟราเรดเป็นการวัดทางกายภาพล้วน ไม่ต้องเติมสารเคมีใด ๆ ต้นทุนต่อตัวอย่างจึงต่ำและไม่มีของเสียจากการทดสอบให้ต้องกำจัด ต่างจากวิธีอ้างอิงทางเคมีอย่าง Kjeldahl สำหรับโปรตีนหรือ Gerber สำหรับไขมันที่ใช้สารเคมีและใช้เวลามากกว่าหลายเท่า
ในทางปฏิบัติ DairySpec FT ของ Bentley อ่านได้สูงสุดถึง 64 พารามิเตอร์จากตัวอย่างเดียว ตั้งแต่ไขมัน โปรตีน แลคโตส ของแข็งรวม ไปจนถึงยูเรีย เคซีน จุดเยือกแข็ง กรดไขมันอิสระ แลคโตเฟอร์ริน ค่า BHB สำหรับเฝ้าระวังภาวะคีโตซิส และโปรไฟล์กรดไขมันตั้งแต่ C4:0 ถึง C18:3
Somatic cell นับด้วย Flow cytometry
Somatic cell คือเซลล์ร่างกายที่หลุดมาอยู่ในน้ำนม ส่วนใหญ่เป็นเม็ดเลือดขาวที่ร่างกายส่งมาสู้กับการติดเชื้อ บวกกับเซลล์เยื่อบุเต้านมที่หลุดลอกตามปกติ ยิ่งเต้านมอักเสบมาก เม็ดเลือดขาวยิ่งเยอะ ค่า SCC จึงเป็นตัวชี้วัดสุขภาพเต้านมที่ใช้กันทั่วโลก
ตรงนี้อินฟราเรดช่วยไม่ได้ เพราะเราไม่ได้ต้องการรู้ว่ามีสารอะไรอยู่เท่าไร แต่ต้องการนับว่ามีเซลล์กี่ตัว วิธีที่ใช้คือ Flow cytometry เริ่มจากผสมน้ำนมกับบัฟเฟอร์ที่ทำให้ตัวอย่างใสขึ้นและเปิดผนังเซลล์ พร้อมสีย้อมเรืองแสงที่เข้าไปจับกับ DNA และ RNA ภายในเซลล์ จากนั้นรีดของเหลวให้ไหลผ่านช่องแคบจนเซลล์เรียงเป็นแถวเดี่ยว แล้วยิงเลเซอร์เข้าไป
ทุกครั้งที่เซลล์หนึ่งตัวผ่านลำเลเซอร์ สีย้อมที่เกาะ DNA อยู่จะเปล่งแสง Fluorescence ออกมาหนึ่งพัลส์ ตัวตรวจจับแบบ Photomultiplier รับพัลส์นั้นแล้วบันทึกทั้งความเข้มและความกว้างของพัลส์ นับพัลส์ได้กี่ครั้งก็คือมีเซลล์กี่ตัว เหตุผลที่ต้องย้อม DNA โดยเฉพาะก็เพราะจะได้นับเฉพาะสิ่งที่มีนิวเคลียสจริง ๆ เม็ดไขมันหรืออนุภาคโปรตีนที่ลอยอยู่ในนมด้วยกันจะไม่ถูกนับปนเข้ามา
| หัวข้อ | วัดองค์ประกอบ (โปรตีน ไขมัน) | นับ Somatic cell |
|---|---|---|
| หลักการ | FTIR — การดูดกลืนแสงอินฟราเรด | Flow cytometry — นับพัลส์ Fluorescence |
| สิ่งที่ได้ | ปริมาณของแต่ละองค์ประกอบ | จำนวนเซลล์ต่อมิลลิลิตร |
| สารเคมี | ไม่ต้องใช้ | ต้องใช้บัฟเฟอร์และสีย้อมเรืองแสง |
| มาตรฐานอ้างอิง | ISO 9622 | ISO 13366 / IDF 148A |
ทำไมสองหลักการนี้ถึงรวมอยู่ในเครื่องเดียวได้
DairySpec Combi คือการเอาโมดูล DairySpec FT กับ SomaCount FC มาไว้ในตัวถังเดียวกัน ดูดตัวอย่างครั้งเดียวแล้วแบ่งไปเข้าสองโมดูล ได้ทั้งองค์ประกอบและค่า SCC จากขวดเดียว การรวมแบบนี้ตัดงานที่น่าเบื่อที่สุดในแล็บนมออกไป คือการต้องแบ่งตัวอย่าง ติดฉลากสองชุด แล้วเดินไปเข้าคิวเครื่องที่สอง ซึ่งเป็นจุดที่ตัวอย่างสลับกันได้ง่ายที่สุด
รุ่นป้อนมือกับรุ่นสายพาน ต่างกันตรงไหน
ข้อสำคัญที่ต้องเข้าใจก่อนคือ ทั้งสองแบบวัดด้วยหลักการเดียวกันและให้ความแม่นยำระดับเดียวกัน สิ่งที่ต่างกันคือวิธีที่ตัวอย่างเดินทางเข้าเครื่อง ไม่ใช่คุณภาพของผลลัพธ์
| หัวข้อ | รุ่นป้อนมือ (Semi-automatic) | รุ่นสายพาน (Autosampler) |
|---|---|---|
| การป้อนตัวอย่าง | คนยกขวดมาจ่อหัวดูดทีละตัวอย่าง | วางแร็คบนสายพาน เครื่องลำเลียงและดูดเอง |
| อัตราการวิเคราะห์ | ต่ำกว่า 1 นาทีต่อตัวอย่าง โดยรวมขึ้นกับความเร็วของคน | เลือกได้ 100 / 150 / 200 / 250 / 300 ตัวอย่างต่อชั่วโมง |
| คนประจำเครื่อง | ต้องมีคนยืนป้อนตลอดเวลาที่เครื่องเดิน | ตั้งแร็คแล้วปล่อยเครื่องเดิน คนไปทำงานอื่นได้ |
| การระบุตัวอย่าง | คนคุมลำดับและคีย์รหัสเอง | อ่านรหัสขวดอัตโนมัติตามลำดับบนสายพาน |
| ความเสี่ยงสลับตัวอย่าง | สูงขึ้นตามจำนวนตัวอย่างและความล้าของคน | ต่ำ เพราะลำดับถูกล็อกไว้ตั้งแต่วางแร็ค |
| เหมาะกับ | ฟาร์มใหญ่ โรงงานแปรรูปขนาดเล็ก งานตรวจเป็นครั้งคราว หรืองานวิจัย | ศูนย์รับน้ำนม สหกรณ์ แล็บกลาง และโปรแกรม DHI |
แล้วควรเลือกแบบไหน
ตัวตัดสินจริง ๆ มีสองอย่างคือจำนวนตัวอย่างต่อวันและจำนวนคนที่มี ถ้าวันหนึ่งมีตัวอย่างไม่กี่สิบขวด รุ่นป้อนมือคุ้มกว่าชัดเจน เพราะได้ผลแม่นยำเท่ากันในราคาที่ต่ำกว่ามาก แต่ถ้าตัวอย่างขึ้นหลักร้อยทุกวันและต้องเสร็จภายในกะเดียว รุ่นสายพานจะคืนทุนจากสองทาง ทางแรกคือค่าแรงคนที่ไม่ต้องยืนป้อนทั้งวัน ทางที่สองคือความผิดพลาดจากการสลับตัวอย่างที่หายไป ซึ่งในงานรับซื้อน้ำนมความผิดพลาดหนึ่งครั้งหมายถึงการจ่ายเงินผิดให้เกษตรกร
อย่ามองข้ามขั้นเตรียมตัวอย่าง
ไม่ว่าจะเลือกแบบไหน ความแม่นยำขึ้นกับการเตรียมตัวอย่างพอ ๆ กับตัวเครื่อง น้ำนมที่ตั้งทิ้งไว้จะแยกชั้นไขมันขึ้นด้านบน ถ้าดูดไปวัดทั้งอย่างนั้นค่าไขมันจะเพี้ยนทันที ตัวอย่างต้องถูกปรับอุณหภูมิและเขย่าให้เข้ากันอย่างสม่ำเสมอก่อนวัดทุกครั้ง ในสายการทำงานที่ใช้สายพานจึงมักมีชุดเตรียมตัวอย่างอย่าง Agiflex ต่อพ่วงไว้เพื่อให้ทุกขวดผ่านการเขย่าแบบเดียวกัน ไม่ใช่ขึ้นกับว่าคนไหนเขย่าแรงแค่ไหน
ใช้กับผลิตภัณฑ์กลุ่มไหนได้บ้าง
- น้ำนมดิบจากโค แพะ แกะ และควาย — งานหลักของเครื่องกลุ่มนี้ ใช้ทั้งการรับซื้อ จัดเกรด และติดตามสุขภาพฝูง
- ครีมและเวย์ — ตรวจองค์ประกอบระหว่างและหลังกระบวนการแยก เพื่อคุมผลได้และคุณภาพของสายการผลิต
- นมน้ำเหลือง (Colostrum) — ตรวจคุณภาพก่อนนำไปเลี้ยงลูกโค ซึ่งมีผลโดยตรงต่ออัตรารอด
- Permeate และ Retentate — ตรวจสายการกรองด้วยเมมเบรนว่าแยกได้ตามที่ตั้งไว้หรือไม่
- โยเกิร์ตและไอศกรีม — ตรวจองค์ประกอบของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปเพื่อยืนยันสูตรและฉลากโภชนาการ
แต่ละกลุ่มต้องมี Calibration ของตัวเอง
ข้อนี้มักถูกเข้าใจผิด เครื่อง FTIR ไม่ได้อ่านค่าตรง ๆ จากสเปกตรัม แต่ใช้แบบจำลองทางสถิติที่สร้างจากตัวอย่างที่รู้ค่าจริงแล้ว แบบจำลองที่สร้างจากนมโคจึงใช้กับเวยหรือไอศกรีมไม่ได้ เพราะ Matrix ต่างกันเกินไป ถ้าจะขยายไปวัดผลิตภัณฑ์กลุ่มใหม่ ต้องคุยเรื่อง Calibration สำหรับกลุ่มนั้นไว้ตั้งแต่ตอนเลือกเครื่อง
สรุปเป็นแนวทางเลือก
- ศูนย์รับน้ำนมและสหกรณ์ที่ต้องออกผลรายวันจำนวนมาก — DairySpec Combi พร้อมสายพาน เลือกระดับความเร็วตามจำนวนตัวอย่างจริงต่อกะ
- ฟาร์มขนาดใหญ่หรือโรงงานแปรรูปที่ตรวจวันละไม่กี่สิบตัวอย่าง — รุ่นป้อนมือให้ความแม่นยำเท่ากันในงบที่ต่ำกว่ามาก
- งานที่ต้องการเฉพาะองค์ประกอบ ไม่ต้องการ SCC — DairySpec FT อย่างเดียวพอ และเพิ่ม SomaCount ทีหลังได้
- งานที่เน้นสุขอนามัยและการปนเปื้อน ณ จุดรับ — พิจารณา BactoCount สำหรับนับแบคทีเรียควบคู่ไปด้วย
ถ้ายังไม่แน่ใจว่าควรเริ่มที่รุ่นไหน ตัวเลขที่ควรเตรียมไว้คุยมีไม่กี่อย่าง จำนวนตัวอย่างต่อวัน ช่วงเวลาที่ต้องออกผลให้ได้ กลุ่มผลิตภัณฑ์ที่ต้องวัด และมาตรฐานที่ต้องอ้างอิงในรายงาน ทีม PMC ช่วยประกอบสเปกจากตรงนี้ได้
