บริการวิเคราะห์สารระเหย (Volatile Compounds) ด้วย GC-MS สำหรับน้ำหอมและน้ำมันหอมระเหย

GC-MS (Gas Chromatography–Mass Spectrometry) หรือแก๊สโครมาโทกราฟี-แมสสเปกโทรเมตรี คือเทคนิคที่แยกสารผสมที่ระเหยได้ออกเป็นสารทีละชนิด แล้วระบุชนิดของแต่ละสารจากสเปกตรัมมวล ส่วนสารระเหย (Volatile Compounds) คือสารที่ระเหยเป็นไอได้ง่ายและเป็นตัวสร้างกลิ่นที่จมูกรับรู้ ผลจาก GC-MS จึงเป็นโปรไฟล์สารระเหยที่บอกว่ากลิ่นหนึ่งกลิ่นประกอบด้วยสารอะไรบ้าง และแต่ละสารมีสัดส่วนเท่าใด

ในผลิตภัณฑ์ที่กลิ่นเป็นจุดขาย เช่น น้ำหอมระดับพรีเมียม น้ำหอมที่เป็นกลิ่นประจำแบรนด์ (Signature Scent) และน้ำมันหอมระเหยสำหรับอโรมาเธอราพี (Aromatherapy) ที่ใช้กลิ่นสมุนไพรเป็นเอกลักษณ์ จมูกมนุษย์รับรู้กลิ่นเป็นภาพรวมเพียงภาพเดียว แต่ภายในกลิ่นนั้นประกอบด้วยสารระเหยหลายสิบถึงหลายร้อยชนิดที่ผสมกันในสัดส่วนเฉพาะ การตรวจรายละเอียดของสารระเหยที่ประกอบเป็นกลิ่นจึงเป็นเครื่องมือยืนยันคุณภาพที่ละเอียดกว่าการดมกลิ่นเพียงอย่างเดียว

ปัญหาที่พบบ่อยในตลาดน้ำมันหอมระเหยและน้ำหอมคือการปลอมปน (Adulteration) ทั้งในระดับวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป ตามนิยามของ ISO 9235 น้ำมันหอมระเหยคือผลิตภัณฑ์ที่ได้จากวัตถุดิบพืชด้วยการกลั่นด้วยไอน้ำ การบีบเปลือกผลไม้ตระกูลส้ม หรือการกลั่นแห้ง แล้วแยกส่วนที่เป็นน้ำออก (International Organization for Standardization [ISO], 2021) แต่สินค้าบางส่วนในตลาดไม่ตรงกับที่ระบุบนฉลาก ตัวอย่างเช่น น้ำมันลาเวนเดอร์ที่ขายในราคาต่ำผิดปกติอาจเป็นน้ำมันลาวันดิน (Lavandin) จากลาเวนเดอร์ลูกผสม ซึ่งราคาถูกกว่าและกลิ่นใกล้เคียงกัน หรืออาจเป็นลินาลูล (Linalool) และลินาลิลแอซีเทต (Linalyl Acetate) สังเคราะห์ที่ผสมในตัวทำละลาย ซึ่งไม่ใช่น้ำมันหอมระเหยตามนิยามนี้เลย ผู้ซื้อจ่ายราคาตามชนิดและแหล่งที่มาของน้ำมัน การปลอมปนจึงเป็นปัญหาทั้งทางจริยธรรมและทางพาณิชย์ที่ทำลายความเชื่อมั่นในตลาด

ห้องปฏิบัติการวิสไบโอให้บริการวิเคราะห์สารระเหยด้วยเทคนิค GC-MS ร่วมกับห้องปฏิบัติการพันธมิตร สำหรับน้ำหอมและน้ำมันหอมระเหย โดยเน้นสามงาน ได้แก่ การตรวจโปรไฟล์สารระเหยเทียบกับโปรไฟล์อ้างอิง การตรวจความสม่ำเสมอระหว่างล็อต และการศึกษาความคงตัวของกลิ่นตลอดอายุการเก็บรักษา และยังรับวัดปริมาณจริงของสารระเหยบางชนิดเทียบกับสารมาตรฐาน เช่น สารก่อภูมิแพ้ในน้ำหอม ส่วนการทดสอบคุณภาพน้ำมันหอมระเหยแบบครบชุด ซึ่งรวมสมบัติทางกายภาพ ฤทธิ์ทางชีวภาพ และจุลชีววิทยา ดูได้ที่หน้าบริการทดสอบคุณภาพและประสิทธิภาพน้ำมันหอมระเหย

แก๊สโครมาโทกราฟี (Gas Chromatography: GC) แยกสารผสมที่อยู่ในสถานะแก๊สโดยอาศัยความแตกต่างของการกระจายตัวของสารระหว่างเฟสคงที่ (Stationary Phase) ที่เคลือบอยู่ภายในคอลัมน์ กับเฟสเคลื่อนที่ (Mobile Phase) ซึ่งเป็นแก๊สพา (Carrier Gas) โดยงาน GC-MS ส่วนใหญ่ใช้ฮีเลียม (Helium) สารแต่ละชนิดในตัวอย่างออกจากคอลัมน์ในเวลาต่างกัน เรียกว่าเวลารีเทนชัน (Retention Time) ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของสารแต่ละตัวภายใต้สภาวะการวิเคราะห์ที่กำหนด

แมสสเปกโทรเมตรี (Mass Spectrometry: MS) เป็นตัวตรวจวัด (Detector) ที่ต่ออยู่ปลายคอลัมน์ มีหน้าที่ทำให้โมเลกุลของสารที่ออกจากคอลัมน์แตกตัวเป็นไอออน (Ionization) และแตกออกเป็นชิ้นส่วนในรูปแบบเฉพาะ แล้ววัดอัตราส่วนมวลต่อประจุ (m/z) ของไอออนแต่ละชนิด สเปกตรัมมวล (Mass Spectrum) ที่ได้เปรียบเหมือนลายนิ้วมือทางเคมีของสารแต่ละตัว และใช้เทียบกับฐานข้อมูลสเปกตรัมมวล (Mass Spectral Library) เพื่อระบุชนิดของสาร การระบุชนิดสารที่น่าเชื่อถือมักใช้สเปกตรัมมวลร่วมกับดัชนีรีเทนชัน (Retention Index) หรือเทียบกับสารมาตรฐาน เพราะสารบางกลุ่ม เช่น เทอร์ปีน (Terpenes) ที่เป็นไอโซเมอร์กัน มีสเปกตรัมมวลใกล้เคียงกันมาก

ผลที่ได้มีสองส่วน ส่วนแรกคือโครมาโทแกรม (Chromatogram) ซึ่งแสดงพีกของสารแต่ละชนิดเรียงตามเวลารีเทนชัน ส่วนที่สองคือตารางรายชื่อสารที่ระบุได้ (Compound Identification) พร้อมปริมาณเชิงสัมพัทธ์ในรูปร้อยละของพื้นที่พีก (% Peak Area) ค่านี้บอกสัดส่วนของสารแต่ละชนิดเมื่อเทียบกันในตัวอย่างเดียวกัน แต่ไม่ใช่ความเข้มข้นจริง เพราะสารแต่ละชนิดให้สัญญาณต่อหน่วยปริมาณไม่เท่ากัน หากต้องการปริมาณจริงของสารใดสารหนึ่ง ต้องวิเคราะห์เทียบกับสารมาตรฐานของสารนั้น

ในขั้นตรวจรับวัตถุดิบ GC-MS ให้ลายนิ้วมือทางเคมีของน้ำมันหอมระเหยแต่ละล็อต เพื่อเทียบกับโปรไฟล์อ้างอิงหรือข้อกำหนดของน้ำมันชนิดนั้น ตัวอย่างเช่น มาตรฐาน ISO 3515 สำหรับน้ำมันลาเวนเดอร์ (Lavandula angustifolia Mill.) กำหนดช่วงปริมาณของสารหลักอย่างลินาลูลและลินาลิลแอซีเทต ร่วมกับสารรองอีกหลายชนิด (ISO, 2002) น้ำมันที่ผสมลินาลูลและลินาลิลแอซีเทตสังเคราะห์อาจมีสัดส่วนสารหลักใกล้เคียงของแท้ แต่ขาดสารรองที่พบในน้ำมันธรรมชาติ ความผิดปกติแบบนี้เห็นได้จากโปรไฟล์ GC-MS แม้จมูกมนุษย์จะแยกไม่ออก

อย่างไรก็ตาม โปรไฟล์ GC-MS เป็นเครื่องมือคัดกรองที่ชี้ความผิดปกติ ไม่ใช่เครื่องยืนยันความแท้ได้ในทุกกรณี การปลอมปนบางแบบ เช่น การเติมสารสังเคราะห์ที่มีโครงสร้างเหมือนสารธรรมชาติในสัดส่วนที่ตั้งใจเลียนแบบของแท้ อาจต้องใช้เทคนิคเพิ่มเติม เช่น การวิเคราะห์ไอโซเมอร์เชิงแสง (Enantiomeric Analysis) ด้วยคอลัมน์ไครัล (Chiral Column) ซึ่งอยู่นอกขอบเขตของการวิเคราะห์โปรไฟล์ทั่วไป ผลการตรวจจึงควรอ่านร่วมกับเอกสารแหล่งที่มาของวัตถุดิบและข้อกำหนดของผู้ซื้อ

ในขั้นพัฒนาสูตรน้ำหอม GC-MS ทำให้ทีมวิจัยและพัฒนา (R&D) เห็นองค์ประกอบของกลิ่นที่ออกแบบ และปรับสูตรได้ในระดับสารแต่ละชนิด เมื่อต้องการเสริมหรือลดโน้ตกลิ่นบางแบบ ทีมพัฒนาระบุสารระเหยที่ให้ลักษณะกลิ่นนั้นแล้วปรับปริมาณในสูตรได้ตรงจุด ในน้ำมันหอมระเหยผสม (Essential Oil Blend) ที่ใช้น้ำมันหลายชนิด GC-MS ยังช่วยบอกว่าสารระเหยหลักแต่ละตัวมาจากน้ำมันชนิดใด จึงปรับสัดส่วนของน้ำมันแต่ละชนิดให้ได้โปรไฟล์กลิ่นตามเป้าหมาย

ในมุมการกำกับดูแล พระราชบัญญัติเครื่องสำอาง พ.ศ. 2558 ไม่ได้กำหนดให้ต้องวิเคราะห์ด้วย GC-MS แต่ผู้ผลิตและผู้ซื้อหลายรายใช้โปรไฟล์สารระเหยเป็นส่วนหนึ่งของข้อกำหนดเฉพาะของวัตถุดิบ และมาตรฐานสากลของน้ำมันหอมระเหยหลายชนิด เช่น ISO 3515 สำหรับน้ำมันลาเวนเดอร์ กำหนดช่วงปริมาณของสารหลักที่ตรวจด้วยแก๊สโครมาโทกราฟี (ISO, 2002)

กลิ่นของน้ำหอมและน้ำมันหอมระเหยเปลี่ยนไปได้ตลอดอายุการเก็บรักษา (Shelf Life) เพราะสารระเหยแต่ละชนิดเสื่อมด้วยอัตราไม่เท่ากัน อุณหภูมิ แสง และออกซิเจนที่สัมผัสผลิตภัณฑ์เป็นปัจจัยหลักที่เร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันและการเกิดพอลิเมอร์ของสารในน้ำมันหอมระเหย (Turek & Stintzing, 2013) สารบางชนิดเสื่อมเร็ว เช่น ซิทราล (Citral) ซึ่งเป็นสารหลักในน้ำมันตะไคร้ (Lemongrass Oil) ไวต่อออกซิเจนและแสง และอาจเปลี่ยนเป็นสารที่ให้กลิ่นผิดไปจากเดิมระหว่างการเก็บรักษา ขณะที่สารระเหยอีกหลายชนิดคงตัวกว่า

GC-MS ติดตามการเปลี่ยนแปลงของสารระเหยแต่ละชนิดตลอดการศึกษา โดยเทียบโปรไฟล์ที่แต่ละจุดเวลากับจุดตั้งต้น (Time Zero: T0) สัญญาณที่ใช้ติดตามมีหลายแบบ เช่น การลดลงของร้อยละพื้นที่พีกของสารที่เสื่อมเร็ว สารใหม่ที่เกิดจากการออกซิเดชัน และอัตราส่วนระหว่างสารที่เสื่อมเร็วกับสารที่คงตัว อัตราส่วนนี้ใช้เป็นตัวชี้วัดว่ากลิ่นที่ผู้บริโภครับรู้จะคงอยู่ได้นานเพียงใด ทั้งนี้ การเปลี่ยนแปลงของสารบางชนิดอาจไม่ทำให้กลิ่นที่คนรับรู้เปลี่ยนไป ผล GC-MS จึงอ่านได้ครบถ้วนยิ่งขึ้นเมื่อใช้ร่วมกับการประเมินทางประสาทสัมผัส (Sensory Evaluation)

ผลการศึกษาช่วยเลือกบรรจุภัณฑ์และสภาวะการเก็บรักษา เช่น ขวดทึบแสง การลดช่องว่างอากาศเหนือผลิตภัณฑ์ในขวด (Headspace) หรือการเก็บในที่อุณหภูมิต่ำ และใช้ประกอบการกำหนดอายุการเก็บรักษาให้สอดคล้องกับโปรไฟล์กลิ่นของผลิตภัณฑ์ การวิเคราะห์นี้ใช้คู่กับการทดสอบความคงตัวในสภาวะต่าง ๆ ได้ เช่น การเก็บที่อุณหภูมิสูงหรือภายใต้แสง

ห้องปฏิบัติการวิสไบโอมีบริการเกี่ยวกับน้ำมันหอมระเหยสองแบบ ลูกค้าเลือกได้ตามคำถามที่ต้องการคำตอบ

บริการวิเคราะห์ GC-MS ของห้องปฏิบัติการวิสไบโอ ซึ่งดำเนินการร่วมกับห้องปฏิบัติการพันธมิตร ครอบคลุมตัวอย่างสองกลุ่มในอุตสาหกรรมสุขภาพและความงาม

• น้ำมันหอมระเหยและน้ำมันสมุนไพร: น้ำมันหอมระเหยจากพืชชนิดต่าง ๆ น้ำมันสมุนไพร น้ำมันหอมระเหยผสมสำหรับอโรมาเธอราพี และน้ำมันสำหรับเครื่องกระจายกลิ่น (Diffuser)
• น้ำหอม: น้ำหอมระดับพรีเมียม น้ำหอมประเภท Eau de Toilette และผลิตภัณฑ์น้ำหอมสำหรับสปา

รายงานผลประกอบด้วยตารางรายชื่อสารระเหยที่ระบุได้ แสดงเวลารีเทนชัน (Retention Time) ชื่อสาร (Compound Name) สูตรโมเลกุล (Molecular Formula) และร้อยละของพื้นที่พีก (% Peak Area) พร้อมการเปรียบเทียบกับโปรไฟล์อ้างอิง (Reference Profile) ที่ลูกค้ากำหนด และสำหรับการศึกษาความคงตัว จะแสดงการเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณตามเวลาเทียบกับจุดตั้งต้น (T0)

การวัดปริมาณสารระเหยบางชนิดเทียบกับสารมาตรฐาน

ค่าร้อยละของพื้นที่พีกบอกเฉพาะสัดส่วนของสารเมื่อเทียบกันในตัวอย่างเดียวกัน เมื่อลูกค้าต้องการทราบปริมาณจริงของสารบางชนิด บริการนี้รับวัดปริมาณของสารระเหยที่เลือกโดยเทียบกับสารมาตรฐานของสารนั้น ตัวอย่างเช่น สารก่อภูมิแพ้ในน้ำหอม (Fragrance Allergens) ที่ผู้ซื้อในยุโรปใช้ระบุบนฉลาก รายงานของงานนี้แสดงความเข้มข้นของสารแต่ละชนิดที่เลือกวัด ลูกค้าควรแจ้งรายชื่อสารที่ต้องการวัดปริมาณตั้งแต่ขั้นขอใบเสนอราคา

ผลการวิเคราะห์ GC-MS ใช้ได้ในหลายช่วงของผลิตภัณฑ์

• ขั้นตรวจรับวัตถุดิบ: ใช้ตรวจว่าโปรไฟล์ของน้ำมันหอมระเหยที่ได้รับตรงกับข้อกำหนดเฉพาะหรือโปรไฟล์อ้างอิง และคัดกรองความผิดปกติที่บ่งชี้การปลอมปนด้วยสารสังเคราะห์หรือน้ำมันที่ราคาถูกกว่า
• ขั้นพัฒนาสูตร: ใช้เปรียบเทียบสูตรต้นแบบหลายเวอร์ชัน เลือกสูตรที่มีโปรไฟล์กลิ่นใกล้โปรไฟล์อ้างอิงมากที่สุด และหาสาเหตุเมื่อกลิ่นของสูตรเพี้ยนไปจากที่ออกแบบ
• ขั้นตรวจปล่อยล็อต: ใช้ยืนยันว่าผลิตภัณฑ์แต่ละล็อตมีโปรไฟล์กลิ่นตรงกับโปรไฟล์อ้างอิงหลัก (Master Reference) ที่กำหนด
• ขั้นศึกษาความคงตัวของกลิ่น: ใช้ติดตามการเปลี่ยนแปลงของสารระเหยแต่ละชนิดตลอดอายุการเก็บรักษา เพื่อปรับบรรจุภัณฑ์และสภาวะการเก็บรักษา
• ขั้นส่งออก: ใช้เป็นเอกสารแนบใบรับรองผลการวิเคราะห์ (Certificate of Analysis: COA) สำหรับผู้ซื้อบางรายในตลาดน้ำหอมและน้ำมันหอมระเหยที่กำหนดโปรไฟล์ GC-MS เป็นเงื่อนไขการรับซื้อ

GC-MS คืออะไร

GC-MS คือเทคนิคที่รวมแก๊สโครมาโทกราฟีซึ่งแยกสารผสมที่ระเหยได้ออกเป็นสารทีละชนิด เข้ากับแมสสเปกโทรเมตรีซึ่งระบุชนิดของสารจากสเปกตรัมมวล จึงบอกได้ว่ากลิ่นหนึ่งกลิ่นประกอบด้วยสารระเหยอะไรบ้างและในสัดส่วนเท่าใด

สารระเหย (Volatile Compounds) คืออะไร

สารระเหยคือสารที่ระเหยเป็นไอได้ง่ายและเป็นตัวสร้างกลิ่นที่จมูกรับรู้ กลิ่นของน้ำหอมหรือน้ำมันหอมระเหยหนึ่งกลิ่นประกอบด้วยสารระเหยหลายสิบถึงหลายร้อยชนิดที่ผสมกันในสัดส่วนเฉพาะ

ค่า % Peak Area ในรายงานหมายถึงอะไร

ค่านี้บอกสัดส่วนของสารแต่ละชนิดเมื่อเทียบกันในตัวอย่างเดียวกัน ไม่ใช่ความเข้มข้นจริง เพราะสารแต่ละชนิดให้สัญญาณไม่เท่ากัน หากต้องการปริมาณจริงของสารใดสารหนึ่งต้องวิเคราะห์เทียบกับสารมาตรฐานของสารนั้น ซึ่งบริการนี้รับวัดให้สำหรับสารระเหยบางชนิด เช่น สารก่อภูมิแพ้ในน้ำหอม

GC-MS ตรวจน้ำมันหอมระเหยปลอมได้หรือไม่

GC-MS ช่วยคัดกรองความผิดปกติ เช่น สัดส่วนสารหลักที่ไม่ตรงข้อกำหนด หรือการขาดสารรองที่พบในน้ำมันธรรมชาติ แต่การปลอมปนบางแบบต้องใช้เทคนิคเพิ่มเติม ผลจึงควรอ่านร่วมกับเอกสารแหล่งที่มาของวัตถุดิบ

ทำไมกลิ่นของน้ำหอมและน้ำมันหอมระเหยจึงเปลี่ยนไประหว่างการเก็บรักษา

อุณหภูมิ แสง และออกซิเจนเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันและการเกิดพอลิเมอร์ของสารในน้ำมัน และสารแต่ละชนิดเสื่อมด้วยอัตราไม่เท่ากัน เช่น ซิทราลในน้ำมันตะไคร้เสื่อมเร็วกว่าสารอีกหลายชนิด โปรไฟล์กลิ่นจึงเปลี่ยนไปตามเวลา

บริการในหน้านี้ต่างจากบริการทดสอบน้ำมันหอมระเหยแบบครบชุดอย่างไร

บริการแบบครบชุดตรวจน้ำมันหอมระเหยหลายด้าน ได้แก่ สมบัติทางกายภาพ องค์ประกอบทางเคมี ฤทธิ์ทางชีวภาพ และจุลชีววิทยา ส่วนบริการในหน้านี้เน้นโปรไฟล์สารระเหยของน้ำหอมและน้ำมันหอมระเหย การเทียบกับโปรไฟล์อ้างอิง การติดตามกลิ่นตลอดอายุการเก็บรักษา และการวัดปริมาณสารระเหยบางชนิดเทียบกับสารมาตรฐาน

เอกสารอ้างอิง:

1. International Organization for Standardization. (2002). Oil of lavender (Lavandula angustifolia Mill.) (ISO 3515:2002). ISO.
2. International Organization for Standardization. (2021). Aromatic natural raw materials — Vocabulary (ISO 9235:2021). ISO.
3. Turek, C., & Stintzing, F. C. (2013). Stability of essential oils: A review. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 12(1), 40–53. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12006
4. ราชกิจจานุเบกษา. (2558, กันยายน 8). พระราชบัญญัติเครื่องสำอาง พ.ศ. 2558. ราชกิจจานุเบกษา, 132(86 ก), 1–22.

ห้องปฏิบัติการวิสไบโอช่วยแปลงกลิ่นที่คนรับรู้ได้เพียงภาพรวมให้เป็นรายชื่อสารและสัดส่วนที่ตรวจสอบได้ ใช้ได้ตั้งแต่การตรวจรับวัตถุดิบ การพัฒนาสูตร จนถึงการติดตามกลิ่นตลอดอายุการเก็บรักษา โปรไฟล์ GC-MS ที่เก็บไว้ตั้งแต่เริ่มโครงการยังใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงเมื่อมีข้อร้องเรียนว่ากลิ่นเปลี่ยนไปจากที่ผู้บริโภคจดจำ เพื่อหาว่าสาเหตุมาจากวัตถุดิบ กระบวนการผลิต บรรจุภัณฑ์ปฐมภูมิ หรือสภาวะการเก็บรักษาที่ปลายทาง วิสไบโอเป็นห้องปฏิบัติการภายนอกที่ไม่ได้ผลิตหรือจำหน่ายผลิตภัณฑ์ของลูกค้า ผลการทดสอบจึงเป็นกลาง

หากองค์กรของท่านต้องการหลักฐานเชิงปริมาณเพื่อตรวจรับวัตถุดิบน้ำมันหอมระเหย ตรวจโปรไฟล์กลิ่นของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป หรือศึกษาความคงตัวของกลิ่นตลอดอายุการเก็บรักษา ติดต่อห้องปฏิบัติการวิสไบโอเพื่อรับคำปรึกษาและขอใบเสนอราคาได้ทางช่องทางต่อไปนี้

• แบบฟอร์มติดต่อ: https://visbio.co.th/contact-us/
• LINE Official Account: @visbio
• อีเมล: service@visbio.co.th
• โทร: 098-635-4197
• ระยะเวลาดำเนินการ: สอบถามเจ้าหน้าที่ได้โดยตรง