การวิเคราะห์เนื้อสัมผัส (Texture Profile Analysis: TPA) คือการวัดความแข็ง ความเด้ง ความเหนียว และคุณลักษณะเนื้อสัมผัสอื่นให้เป็นตัวเลข ด้วยเครื่องวิเคราะห์เนื้อสัมผัส (Texture Analyzer) ที่กดอัดตัวอย่างสองครั้งติดกันเพื่อเลียนแบบการกัดของมนุษย์ ผลที่ได้เปรียบเทียบกันได้ระหว่างสูตร ระหว่างล็อต และระหว่างช่วงเวลาของการเก็บรักษา จึงใช้คู่กับการประเมินเนื้อสัมผัสด้วยความรู้สึกของผู้ทดสอบได้
ในตลาดขนมและผลิตภัณฑ์เสริมอาหารระดับพรีเมียมของไทยและอาเซียน ผู้บริโภคและผู้ซื้อแบบองค์กรธุรกิจ (Business-to-Business: B2B) ตัดสินคุณภาพของผลิตภัณฑ์จากความรู้สึกของเนื้อสัมผัสในปาก (Mouthfeel) ก่อนจะตัดสินจากรสชาติหรือคุณค่าทางโภชนาการ ขนมที่กรอบในวันแรกแต่นิ่มในเดือนที่หก เม็ดเคี้ยวแบบนุ่ม (Soft Chew) ที่แข็งจนเคี้ยวยากเมื่อความชื้นระหว่างการเก็บรักษาเปลี่ยนไป เจลลี่ที่หมดความเด้งและกลายเป็นเนื้อนิ่มเหลว หรือกัมมี่ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารที่ติดกันเป็นก้อนในบรรจุภัณฑ์ คือสาเหตุที่ทำให้ตัวแทนการค้าปฏิเสธสินค้าทั้งล็อต และทำให้ผู้บริโภคไม่ซื้อซ้ำ
เนื้อสัมผัสไม่ใช่คุณลักษณะที่ประเมินได้ด้วยการสัมผัสเพียงอย่างเดียว แต่เป็นปริมาณทางวิทยาศาสตร์ที่บันทึกได้ด้วยเครื่องวิเคราะห์เนื้อสัมผัส ซึ่งจำลองการกัด การเคี้ยว และการกดด้วยนิ้วของมนุษย์ การวิเคราะห์ TPA ที่พัฒนาขึ้นในทศวรรษ 1960 ต่อยอดจากการจัดกลุ่มคุณลักษณะเนื้อสัมผัสของ Szczesniak (1963) และกลายเป็นภาษากลางที่นักวิทยาศาสตร์อาหาร ผู้พัฒนาสูตรของแบรนด์ ทีมขาย และผู้ซื้อแบบองค์กรธุรกิจใช้พูดถึงความกรอบ ความแข็ง ความเด้ง และความเหนียวเป็นตัวเลขที่ตรวจสอบได้
ห้องปฏิบัติการวิสไบโอให้บริการวิเคราะห์เนื้อสัมผัสด้วยเครื่องวิเคราะห์เนื้อสัมผัสร่วมกับห้องปฏิบัติการพันธมิตร ครอบคลุมขนมกรอบ กัมมี่ เม็ดเคี้ยว เจลลี่ ผลไม้อบแห้ง ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารแบบเคี้ยว และเครื่องสำอางเนื้อกึ่งแข็ง ใช้ได้ทั้งในงานพัฒนาสูตร การตรวจปล่อยล็อต และการติดตามเนื้อสัมผัสระหว่างการทดสอบความคงตัว (Stability Test)
ทำไมเนื้อสัมผัสจึงกำหนดทั้งความรู้สึกในปาก (Mouthfeel) และอายุการเก็บรักษา (Shelf Life)
เนื้อสัมผัสของผลิตภัณฑ์อาหารและเครื่องสำอางสะท้อนหลายปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นพร้อมกัน ในขนมกรอบทั้งแบบทอดและแบบอบ ความกรอบ (Crispness) ที่ลดลงในระยะยาวมักเกิดจากการดูดความชื้นของแป้งและโปรตีนในโครงสร้าง ทำให้โครงสร้างที่เคยแข็งและเปราะอ่อนตัวลง รูพรุนยุบตัว และเนื้อกลายเป็นนิ่ม ส่วนความแข็ง (Hardness) ที่เพิ่มขึ้นในขนมและกัมมี่มักเกิดจากการสูญเสียน้ำที่จับอยู่ในโครงข่ายเจล หรือจากปฏิกิริยาเมลลาร์ด (Maillard Reaction) ที่ทำให้เกิดพันธะเชื่อมโยงในโครงข่ายโปรตีน
ในเจลลี่และกัมมี่ผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร ความเด้ง (Springiness) และความเหนียวยึด (Cohesiveness) เป็นดัชนีความคงตัวของโครงข่ายเพคตินหรือเจลาตินที่ใช้สร้างเจล ค่าทั้งสองที่ลดลงมักหมายถึงโครงข่ายไฮโดรคอลลอยด์ (Hydrocolloid) กำลังสลายตัวจาก pH ที่เปลี่ยน อุณหภูมิ หรือการเคลื่อนที่ของน้ำ ส่วนในขนมแบบเคี้ยว ความนุ่มเหนียว (Chewiness) ซึ่งคำนวณจากผลคูณของความแข็ง ความเหนียวยึด และความเด้ง มักใช้เป็นตัวเลขเดียวที่สรุปความรู้สึกขณะเคี้ยว
ในเครื่องสำอางและผลิตภัณฑ์สมุนไพรเนื้อกึ่งแข็ง การเปลี่ยนแปลงของเนื้อสัมผัสเป็นสัญญาณว่าระบบสูตรไม่คงตัว ยาหม่องที่นิ่มเกินไปอาจเหลวจนเสียรูปทรงระหว่างการขนส่งทางเรือไปประเทศเขตร้อน ลิปสติกที่แข็งและเปราะเกินไปอาจหักเมื่อหมุนใช้งาน และรองพื้นแบบอัดแข็ง (Pressed Foundation) ที่เปราะอาจแตกระหว่างการขนส่ง
ในมุมการกำกับดูแล ผลิตภัณฑ์กลุ่มนี้อยู่ภายใต้กฎหมายต่างฉบับกัน ได้แก่ พระราชบัญญัติอาหาร พ.ศ. 2522 พระราชบัญญัติเครื่องสำอาง พ.ศ. 2558 และพระราชบัญญัติผลิตภัณฑ์สมุนไพร พ.ศ. 2562 เนื้อสัมผัสเป็นส่วนหนึ่งของลักษณะภายนอกที่ผู้ผลิตกำหนดไว้ในข้อกำหนดเฉพาะ (Specification) เพื่อควบคุมคุณภาพ ผลิตภัณฑ์ที่เนื้อสัมผัสเปลี่ยนไปเกินเกณฑ์ที่กำหนดจึงถือเป็นข้อบกพร่องด้านคุณภาพ ส่วนในตลาดส่งออก ผู้ซื้อบางรายกำหนดช่วงการเปลี่ยนแปลงของความแข็ง (Hardness Drift) และความเหนียวยึด (Cohesiveness Drift) ที่ยอมรับได้ไว้ในข้อตกลงทางการค้า
หลักการของการวิเคราะห์เนื้อสัมผัสแบบกดอัดสองครั้ง (Two-Bite Test)
การวิเคราะห์ TPA เลียนแบบการกัดสองครั้งของมนุษย์ หัววัด (Probe) ของเครื่องวิเคราะห์เนื้อสัมผัสกดอัด (Compress) ตัวอย่างลงไปตามระยะที่กำหนด เช่น 50% หรือ 75% ของความสูงตัวอย่าง สองครั้งติดต่อกันโดยเว้นช่วงพักระหว่างครั้ง เครื่องบันทึกแรง (Force) ตามระยะ (Distance) และเวลา (Time) แล้วประมวลผลเป็นพารามิเตอร์เชิงปริมาณ 7 ค่าหลัก ดังนี้
- ความแข็ง (Hardness): แรงสูงสุดของการกดครั้งแรก
- ความเด้ง (Springiness): ระยะที่ตัวอย่างคืนตัวได้ก่อนการกดครั้งที่สอง
- ความเหนียวยึด (Cohesiveness): อัตราส่วนของพื้นที่ใต้กราฟของการกดครั้งที่สองต่อพื้นที่ใต้กราฟของการกดครั้งแรก
- ความเหนียวติด (Adhesiveness): พื้นที่ส่วนที่แรงมีค่าติดลบหลังการกดครั้งแรก ซึ่งเกิดจากตัวอย่างติดหัววัดขณะหัววัดยกขึ้น
- Gumminess: ผลคูณของความแข็งกับความเหนียวยึด ใช้กับผลิตภัณฑ์กึ่งแข็ง
- ความนุ่มเหนียว (Chewiness): ผลคูณของความแข็ง ความเหนียวยึด และความเด้ง ใช้กับผลิตภัณฑ์แข็ง
- ความยืดหยุ่นทันที (Resilience): อัตราส่วนของพลังงานที่ตัวอย่างคืนกลับขณะหัววัดยกขึ้นต่อพลังงานที่ใช้กดในครั้งแรก
นอกจาก TPA ในทางวิชาการ เครื่องวิเคราะห์เนื้อสัมผัสยังใช้ทดสอบเฉพาะทางแบบอื่นได้เมื่อติดตั้งอุปกรณ์จับยึด (Fixture) ที่เหมาะสม เช่น การทดสอบดัดสามจุด (3-Point Bend) ใช้กับขนมแท่งและคุกกี้เพื่อวัดความเปราะ (Brittleness) และแรงที่ทำให้หัก การทดสอบกดเจาะ (Penetration) ใช้กับครีมและยาหม่องเพื่อประเมินความแน่นเนื้อและความง่ายในการเกลี่ย (Spreadability) การทดสอบกดอัดด้วยหัววัดทรงกระบอก (Cylinder Compression) ซึ่งใช้หลักการเดียวกับวิธีวัดความแน่นเนื้อของขนมปัง (AACC International, 2010) ใช้กับเม็ดเคี้ยวแบบนุ่มและเม็ดเคี้ยวอัด (Chewable Tablet) และการทดสอบดึง (Tensile Test) ใช้กับมาสก์แผ่นและฟิล์ม การทดสอบเหล่านี้ต้องใช้อุปกรณ์จับยึดเฉพาะของแต่ละแบบ และแยกจากการวิเคราะห์ TPA ซึ่งเป็นบริการหลักของหน้านี้
ขอบเขตบริการวิเคราะห์เนื้อสัมผัสของห้องปฏิบัติการวิสไบโอ
บริการของห้องปฏิบัติการวิสไบโอ ซึ่งดำเนินการร่วมกับห้องปฏิบัติการพันธมิตร ครอบคลุมตัวอย่างสี่กลุ่ม
- ขนมและของกินเล่น: ขนมกรอบ คุกกี้ ขนมแท่ง ผลไม้อบแห้ง ของขบเคี้ยวจากธัญพืช และของกินเล่นเพื่อสุขภาพ
- ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารแบบเคี้ยว: กัมมี่ เม็ดเคี้ยว ซอฟต์ชิว (Soft Chew) และเม็ดเคี้ยวอัด (Chewable Tablet)
- เจลลี่และของหวาน: เจลลี่คัพ เจลลี่บุก (Konjac Jelly) และผลิตภัณฑ์ที่ใช้เจลาตินหรือเพคตินเป็นฐาน
- เครื่องสำอางและผลิตภัณฑ์สมุนไพรเนื้อกึ่งแข็งหรือของแข็ง: ยาหม่อง ลิปสติก รองพื้นแบบอัดแข็ง อายแชโดว์ และผลิตภัณฑ์ที่อัดขึ้นรูปทรง
การนำผลการวิเคราะห์เนื้อสัมผัสไปใช้ประโยชน์
ผลการวิเคราะห์เนื้อสัมผัสใช้ได้ในหลายช่วงของผลิตภัณฑ์
- ขั้นวิจัยและพัฒนา: ใช้ค่า TPA เปรียบเทียบสูตรต้นแบบ และทดสอบผลของการเปลี่ยนผู้ส่งวัตถุดิบหลัก
- ขั้นก่อนเปิดตัว (Pre-launch): ใช้เป็นค่าตั้งต้น (Baseline) ของข้อกำหนดเฉพาะ และตั้งเกณฑ์การเปลี่ยนแปลงของความแข็งที่ยอมรับได้สำหรับการปล่อยล็อต
- ขั้นการผลิตเชิงพาณิชย์: ใช้เป็นเกณฑ์ปล่อยล็อต และใช้คู่กับการศึกษาความคงตัวเพื่อยืนยันว่าผลิตภัณฑ์ยังคงเนื้อสัมผัสตามข้อกำหนดเฉพาะตลอดอายุการเก็บรักษา ทั้งในการศึกษาความคงตัวในสภาวะจริง (Real-time Stability) และในสภาวะเร่ง (Accelerated Stability)
- ขั้นส่งออก: ใช้เป็นเอกสารแนบใบรับรองผลการวิเคราะห์ (Certificate of Analysis: COA) เพื่อรองรับการตรวจรับของผู้ซื้อ
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการวิเคราะห์เนื้อสัมผัส (TPA)
การวิเคราะห์เนื้อสัมผัส (Texture Profile Analysis: TPA) คืออะไร
TPA คือการวัดความแข็ง ความเด้ง ความเหนียว และคุณลักษณะเนื้อสัมผัสอื่นให้เป็นตัวเลข ด้วยเครื่องวิเคราะห์เนื้อสัมผัสที่กดอัดตัวอย่างสองครั้งติดกันเพื่อเลียนแบบการกัดของมนุษย์ ผลที่ได้ใช้เปรียบเทียบระหว่างสูตร ระหว่างล็อต และตลอดอายุการเก็บรักษา
เครื่อง Texture Analyzer ทำงานอย่างไร
หัววัดของเครื่องกดอัดตัวอย่างลงไปตามระยะที่กำหนด เช่น 50% หรือ 75% ของความสูงตัวอย่าง สองครั้งติดต่อกันโดยเว้นช่วงพัก เครื่องบันทึกแรงตามระยะและเวลา แล้วคำนวณเป็นพารามิเตอร์เนื้อสัมผัส
TPA ให้ค่าอะไรบ้าง
ค่าหลักมี 7 ค่า ได้แก่ ความแข็ง (Hardness) ความเด้ง (Springiness) ความเหนียวยึด (Cohesiveness) ความเหนียวติด (Adhesiveness) Gumminess สำหรับผลิตภัณฑ์กึ่งแข็ง ความนุ่มเหนียว (Chewiness) สำหรับผลิตภัณฑ์แข็ง และความยืดหยุ่นทันที (Resilience)
ทำไมเนื้อสัมผัสของขนมหรือกัมมี่จึงเปลี่ยนไประหว่างการเก็บรักษา
ขนมกรอบมักนิ่มลงเพราะแป้งและโปรตีนในโครงสร้างดูดความชื้น ขนมและกัมมี่ที่แข็งขึ้นมักสูญเสียน้ำจากโครงข่ายเจลหรือเกิดปฏิกิริยาเมลลาร์ด ส่วนเจลลี่ที่หมดความเด้งมักมีโครงข่ายไฮโดรคอลลอยด์สลายตัวจาก pH อุณหภูมิ หรือการเคลื่อนที่ของน้ำ
ห้องปฏิบัติการวิสไบโอรับวิเคราะห์เนื้อสัมผัสของตัวอย่างประเภทใดบ้าง
รับตัวอย่างสี่กลุ่ม ได้แก่ ขนมและของกินเล่น เช่น ขนมกรอบ คุกกี้ และขนมแท่ง ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารแบบเคี้ยว เช่น กัมมี่และเม็ดเคี้ยว เจลลี่และของหวาน และเครื่องสำอางหรือผลิตภัณฑ์สมุนไพรเนื้อกึ่งแข็ง เช่น ยาหม่อง ลิปสติก และรองพื้นแบบอัดแข็ง
ผลการวิเคราะห์เนื้อสัมผัสนำไปใช้ทำอะไรได้บ้าง
ใช้เปรียบเทียบสูตรต้นแบบและผลของการเปลี่ยนผู้ส่งวัตถุดิบ ใช้เป็นค่าตั้งต้นของข้อกำหนดเฉพาะ ใช้ตรวจปล่อยล็อตและติดตามเนื้อสัมผัสระหว่างการศึกษาความคงตัว และใช้เป็นเอกสารแนบใบรับรองผลการวิเคราะห์สำหรับการส่งออก
เอกสารอ้างอิง:
- AACC International. (2010). Measurement of bread firmness by universal testing machine (Approved Method 74-09.01). AACC International.
- Szczesniak, A. S. (1963). Classification of textural characteristics. Journal of Food Science, 28(4), 385–389. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.1963.tb00215.x
- ราชกิจจานุเบกษา. (2522, พฤษภาคม 13). พระราชบัญญัติอาหาร พ.ศ. 2522. ราชกิจจานุเบกษา, 96(79 ก), 1–24.
- ราชกิจจานุเบกษา. (2558, กันยายน 8). พระราชบัญญัติเครื่องสำอาง พ.ศ. 2558. ราชกิจจานุเบกษา, 132(86 ก), 1–22.
- ราชกิจจานุเบกษา. (2562, เมษายน 30). พระราชบัญญัติผลิตภัณฑ์สมุนไพร พ.ศ. 2562. ราชกิจจานุเบกษา, 136(56 ก), 116–161.