ความขุ่น (Turbidity) คือระดับที่ของเหลวสูญเสียความใส เพราะมีอนุภาคขนาดเล็กแขวนลอยอยู่และทำให้แสงที่ส่องผ่านกระเจิงออกไป ความขุ่นวัดเป็นตัวเลขได้ในหน่วยความขุ่นเนฟีโลเมตริก (Nephelometric Turbidity Unit: NTU) ส่วนความใส (Clarity) มักรายงานเป็นร้อยละการส่งผ่านแสง (% Transmittance: %T) เมื่อความใสกลายเป็นตัวเลข ผู้ผลิตจึงตั้งเกณฑ์ ตรวจปล่อยล็อต และติดตามการเปลี่ยนแปลงตลอดอายุการเก็บรักษาได้ ก่อนที่ผู้บริโภคจะเห็นความขุ่นด้วยตาเปล่า
ในตลาดเครื่องดื่มเชิงฟังก์ชัน (Functional Drink) และสารสกัดสมุนไพรแบบของเหลวของไทย ความใสเป็นสิ่งแรกที่ผู้บริโภคและผู้ซื้อแบบองค์กรธุรกิจ (Business-to-Business: B2B) ใช้ตัดสินคุณภาพ ก่อนจะได้พิสูจน์ประสิทธิภาพหรือรสชาติ เครื่องดื่มที่เริ่มขุ่นภายใน 3 เดือนหลังบรรจุ สารสกัดของเหลวที่เกิดตะกอนระหว่างการเก็บรักษา หรือโทนเนอร์และเอสเซนซ์ที่ขุ่นขึ้นเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยน เป็นสัญญาณที่ทำให้ผู้บริโภคและช่องทางจัดจำหน่ายเลิกซื้อซ้ำ และเป็นเหตุผลที่ผู้นำเข้าและตัวแทนการค้า (Trading House) ในตลาดส่งออกปฏิเสธรับสินค้า
ความขุ่นไม่ได้เกิดขึ้นแบบสุ่ม แต่เป็นผลจากกระบวนการทางเคมีและกายภาพที่วัดได้ เช่น การตกตะกอนของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ (Bioactive Compound) เมื่อค่าความเป็นกรด-ด่าง (pH) เปลี่ยน การจับตัวกันของโปรตีนกับแทนนิน (Tannin) ในเครื่องดื่มสกัดเย็น ปฏิกิริยาเมลลาร์ด (Maillard Reaction) ที่สร้างพอลิเมอร์สีน้ำตาล หรือการเกาะกลุ่มของอนุภาคในระบบกักเก็บสาร (Encapsulation) ที่ไม่คงตัว ทุกกลไกทำให้ค่าที่อ่านได้จากเครื่องวัดเปลี่ยนไปก่อนที่ผู้บริโภคจะเห็นความเปลี่ยนแปลงด้วยตาเปล่า
ห้องปฏิบัติการวิสไบโอให้บริการวัดความขุ่นและความใสเชิงปริมาณร่วมกับห้องปฏิบัติการพันธมิตร ทั้งค่าความขุ่นในหน่วย NTU หรือ FNU ด้วยเครื่องวัดความขุ่น (Turbidimeter) และค่าการส่งผ่านแสง (%T) ด้วยเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ (Spectrophotometer) ครอบคลุมเครื่องดื่ม สารสกัดของเหลว และเครื่องสำอางเนื้อใส ใช้ได้ทั้งในงานพัฒนาสูตร การตรวจปล่อยล็อต และการติดตามความใสระหว่างการทดสอบความคงตัว (Stability Test)
ทำไมความใสและความขุ่นจึงมีความสำคัญ
สำหรับแบรนด์เครื่องดื่มเชิงฟังก์ชันและเครื่องสำอางเนื้อใส ความใสเป็นคุณค่าทางการตลาดที่ผู้บริโภครับรู้ได้ทันที สินค้าที่ใสสม่ำเสมอตลอดอายุการเก็บรักษาจึงวางตำแหน่งเป็นสินค้าระดับพรีเมียมได้ ขณะที่สินค้าที่เริ่มขุ่นเสียคุณค่าเชิงพาณิชย์ทันทีที่ผู้บริโภคหรือผู้ซื้อจากช่องทางค้าปลีกสังเกตเห็น ความใสจึงทำหน้าที่สองอย่างพร้อมกัน คือเป็นทั้งสิ่งที่สร้างมูลค่าและสิ่งที่ทำลายมูลค่าของสินค้า
การเปลี่ยนแปลงของค่าความขุ่นยังเป็นตัวบ่งชี้การเสื่อมสภาพของระบบสูตร ในเครื่องดื่มเชิงฟังก์ชันที่มีสารสกัดสมุนไพรหลายชนิด ค่า NTU ที่เพิ่มขึ้นมักหมายถึงการตกตะกอนของแทนนินซึ่งเป็นสารกลุ่มฟีนอลิก การตกตะกอนของสารออกฤทธิ์เมื่อ pH เปลี่ยน หรือการเสื่อมประสิทธิภาพของสารอิมัลซิไฟเออร์ (Emulsifier) ที่ช่วยให้น้ำมันกระจายตัวในน้ำ ในเครื่องสำอาง เช่น โทนเนอร์และเอสเซนซ์ ความขุ่นมักหมายถึงสารช่วยละลาย (Solubilizer) ที่ใช้ละลายสารออกฤทธิ์ที่ไม่ละลายน้ำกำลังสูญเสียประสิทธิภาพ ส่วนในระบบกักเก็บสารแบบไลโปโซม (Liposome) และนาโนอิมัลชัน (Nanoemulsion) ความขุ่นที่เพิ่มขึ้นมักเป็นสัญญาณของการเกาะกลุ่มหรือการรวมตัวของอนุภาค ซึ่งอาจเกิดพร้อมการรั่วของสารที่กักเก็บไว้ และทำให้ประสิทธิภาพการกักเก็บสาร (Encapsulation Efficiency) ลดลง
ในมุมการกำกับดูแลและการค้า ลักษณะปรากฏซึ่งรวมถึงความใสและความขุ่นเป็นหัวข้อหนึ่งในข้อกำหนดเฉพาะ (Specification) ที่ผู้ผลิตใช้ควบคุมคุณภาพให้เป็นไปตามกฎหมายของผลิตภัณฑ์แต่ละประเภท ได้แก่ พระราชบัญญัติอาหาร พ.ศ. 2522 สำหรับเครื่องดื่ม และพระราชบัญญัติเครื่องสำอาง พ.ศ. 2558 สำหรับโทนเนอร์และเอสเซนซ์ ล็อตที่ขุ่นเกินเกณฑ์ในข้อกำหนดเฉพาะถือว่าไม่เป็นไปตามข้อกำหนด และต้องหาสาเหตุก่อนตัดสินใจปล่อยจำหน่าย ในตลาดส่งออก ผู้ซื้อบางรายกำหนดค่าความขุ่นสูงสุดที่ยอมรับได้ไว้ในข้อตกลง และใช้ค่าที่แสดงในใบรับรองผลการวิเคราะห์ (Certificate of Analysis: COA) เป็นเกณฑ์ตรวจรับสินค้าแต่ละล็อต
หลักการวัดความขุ่นและความใส: การกระเจิงแสงและการส่งผ่านแสง
การวัดความขุ่นใช้สองหลักการหลัก หลักการแรกคือเนฟีโลเมตรี (Nephelometry) ซึ่งวัดแสงที่กระเจิง (Light Scattering) ออกมาที่มุม 90 องศาจากแนวลำแสงที่ส่องเข้าไปในตัวอย่าง ผลรายงานเป็นหน่วย NTU หรือหน่วยความขุ่นเนฟีโลเมตริกฟอร์มาซิน (Formazin Nephelometric Unit: FNU) ขึ้นกับชนิดของแหล่งกำเนิดแสง โดยหน่วย NTU ใช้กับเครื่องที่ใช้แสงขาว และหน่วย FNU ใช้กับเครื่องที่ใช้แสงอินฟราเรด ทั้งสองแบบสอบเทียบด้วยสารมาตรฐานฟอร์มาซิน (Formazin) แต่เมื่อวัดตัวอย่างจริง โดยเฉพาะตัวอย่างที่มีสี ตัวเลขจากสองแบบอาจไม่เท่ากัน รายงานผลจึงต้องระบุหน่วยที่ใช้ทุกครั้ง หลักการนี้เป็นพื้นฐานของวิธีมาตรฐานด้านคุณภาพน้ำ เช่น EPA Method 180.1 (United States Environmental Protection Agency, 1993) และมีความไวสูงเมื่อตัวอย่างใสหรือขุ่นเพียงเล็กน้อย
หลักการที่สองคือเทอร์บิดิเมตรี (Turbidimetry) ซึ่งวัดการลดทอนของแสงที่ส่องผ่านตัวอย่าง (Light Attenuation) ด้วยเครื่องสเปกโตรโฟโตมิเตอร์ที่ความยาวคลื่นที่กำหนด ผลรายงานเป็นร้อยละการส่งผ่านแสง (%T) หรือหน่วยการลดทอนแสงฟอร์มาซิน (Formazin Attenuation Unit: FAU) (United States Pharmacopeial Convention, 2023) วิธีนี้ใช้กันแพร่หลายในห้องปฏิบัติการพัฒนาผลิตภัณฑ์ เพราะใช้เครื่องชนิดเดียวกับที่ใช้วัดสีของสารละลายและปริมาณสารออกฤทธิ์บางชนิด และเหมาะกับตัวอย่างที่ขุ่นมาก ซึ่งสัญญาณจากการกระเจิงแสงที่ 90 องศาไม่เพิ่มขึ้นตามความขุ่นอย่างเป็นสัดส่วนแล้ว อย่างไรก็ตาม ค่า FAU ไม่เทียบเท่าค่า NTU และไม่ควรใช้แทนกันเมื่อเกณฑ์ในข้อกำหนดเฉพาะหรือในข้อตกลงกับผู้ซื้อกำหนดไว้เป็น NTU การเลือกหลักการและหน่วยรายงานจึงต้องสอดคล้องกับวัตถุประสงค์ของการใช้ผล
ขอบเขตบริการวัดความขุ่นและความใสของห้องปฏิบัติการวิสไบโอ
บริการของห้องปฏิบัติการวิสไบโอ ซึ่งดำเนินการร่วมกับห้องปฏิบัติการพันธมิตร ครอบคลุมตัวอย่างสามกลุ่ม
- เครื่องดื่ม: เครื่องดื่มเชิงฟังก์ชัน เครื่องดื่มพร้อมดื่ม น้ำผลไม้ ชาสกัดเย็น เครื่องดื่มเสริมสารออกฤทธิ์ ไซรัปสมุนไพร และเครื่องดื่มผสมโพรไบโอติก
- สารสกัดและวัตถุดิบ: สารสกัดของเหลว สารสกัดเข้มข้น สารสกัดสมุนไพรในตัวทำละลายแอลกอฮอล์ผสมน้ำ และน้ำมันหอมระเหยที่ละลายในตัวทำละลาย
- เครื่องสำอางเนื้อใส: โทนเนอร์ เอสเซนซ์ แอมพูล และมิสต์
ผลรายงานเป็นค่าความขุ่นในหน่วย NTU หรือ FNU สำหรับการวัดแบบกระเจิงแสง หรือค่า %T สำหรับการวัดแบบส่งผ่านแสง ตามหลักการที่เหมาะกับตัวอย่างและวัตถุประสงค์ของการใช้ผล
การนำผลการวัดความขุ่นและความใสไปใช้ประโยชน์
ผลการวัดใช้ได้ในหลายช่วงของผลิตภัณฑ์
- ขั้นวิจัยและพัฒนา: ใช้ค่า NTU และ %T เปรียบเทียบสูตรต้นแบบ เพื่อเลือกสารช่วยละลายหรือระบบกักเก็บสารที่ให้ความใสคงที่ที่สุดในระยะยาว
- ขั้นก่อนเปิดตัว (Pre-launch): ใช้เป็นค่าตั้งต้น (Baseline) ของข้อกำหนดเฉพาะ และตั้งเกณฑ์การเปลี่ยนแปลงของความขุ่น (ΔNTU) ที่ยอมรับได้ตลอดอายุการเก็บรักษา
- ขั้นการผลิตเชิงพาณิชย์: ใช้เป็นเกณฑ์ตรวจปล่อยล็อต และใช้คู่กับการศึกษาความคงตัวเพื่อยืนยันว่าผลิตภัณฑ์ยังใสตามที่กำหนดไว้ในข้อกำหนดเฉพาะ
- ขั้นส่งออก: ใช้เป็นเอกสารแนบใบรับรองผลการวิเคราะห์ เพื่อรองรับการตรวจรับของผู้ซื้อ
คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับความขุ่น (Turbidity)
ความขุ่น (Turbidity) คืออะไร
ความขุ่นคือระดับที่ของเหลวสูญเสียความใส เพราะมีอนุภาคขนาดเล็กแขวนลอยอยู่และทำให้แสงกระเจิง ความขุ่นวัดเป็นตัวเลขได้ในหน่วย NTU หรือ FNU ส่วนความใสมักรายงานเป็นร้อยละการส่งผ่านแสง (%T)
หน่วย NTU กับ FNU ต่างกันอย่างไร
ทั้งสองหน่วยได้จากการวัดแสงที่กระเจิงออกมาที่มุม 90 องศา และสอบเทียบด้วยสารมาตรฐานฟอร์มาซินเหมือนกัน ความต่างอยู่ที่แหล่งกำเนิดแสง หน่วย NTU ใช้กับเครื่องที่ใช้แสงขาว ส่วนหน่วย FNU ใช้กับเครื่องที่ใช้แสงอินฟราเรด ตัวเลขจากสองแบบอาจไม่เท่ากันเมื่อวัดตัวอย่างจริง โดยเฉพาะตัวอย่างที่มีสี จึงควรระบุหน่วยที่ใช้ทุกครั้ง
ควรวัดความขุ่นแบบกระเจิงแสงหรือแบบส่งผ่านแสง
การวัดแบบกระเจิงแสง (เนฟีโลเมตรี) มีความไวสูงเมื่อตัวอย่างใสหรือขุ่นเพียงเล็กน้อย ส่วนการวัดแบบส่งผ่านแสง (เทอร์บิดิเมตรี) เหมาะกับตัวอย่างที่ขุ่นมาก ค่า FAU จากการวัดแบบส่งผ่านแสงไม่เทียบเท่าค่า NTU จึงควรเลือกหลักการให้ตรงกับหน่วยที่กำหนดไว้ในข้อกำหนดเฉพาะหรือในข้อตกลงกับผู้ซื้อ
ทำไมเครื่องดื่มหรือโทนเนอร์จึงขุ่นขึ้นระหว่างการเก็บรักษา
สาเหตุมีได้หลายทาง เช่น การตกตะกอนของแทนนินหรือสารออกฤทธิ์เมื่อ pH เปลี่ยน การจับตัวของโปรตีนกับแทนนิน ปฏิกิริยาเมลลาร์ด และการเกาะกลุ่มของอนุภาคในระบบกักเก็บสาร ส่วนในโทนเนอร์และเอสเซนซ์ ความขุ่นมักมาจากสารช่วยละลายที่สูญเสียประสิทธิภาพ
ห้องปฏิบัติการวิสไบโอรับวัดความขุ่นของตัวอย่างประเภทใดบ้าง
รับตัวอย่างสามกลุ่ม ได้แก่ เครื่องดื่ม เช่น เครื่องดื่มเชิงฟังก์ชัน น้ำผลไม้ และชาสกัดเย็น สารสกัดและวัตถุดิบ เช่น สารสกัดของเหลวและสารสกัดเข้มข้น และเครื่องสำอางเนื้อใส เช่น โทนเนอร์ เอสเซนซ์ แอมพูล และมิสต์
ผลการวัดความขุ่นนำไปใช้ทำอะไรได้บ้าง
ใช้เปรียบเทียบสูตรต้นแบบในขั้นวิจัยและพัฒนา ใช้เป็นค่าตั้งต้นและเกณฑ์ ΔNTU ของข้อกำหนดเฉพาะก่อนเปิดตัว ใช้ตรวจปล่อยล็อตและติดตามความใสระหว่างการศึกษาความคงตัว และใช้เป็นเอกสารแนบใบรับรองผลการวิเคราะห์สำหรับการส่งออก
เอกสารอ้างอิง:
- United States Environmental Protection Agency. (1993). Determination of turbidity by nephelometry (Method 180.1). U.S. EPA.
- United States Pharmacopeial Convention. (2023). Nephelometry, turbidimetry, and visual comparison (USP <855>). USP.
- 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.