เมื่อผลิตภัณฑ์อาหารถูกผลิตขึ้น คุณภาพ (เช่น สี กลิ่นรส เนื้อสัมผัส ความอร่อย) และความปลอดภัย (เช่น จุลินทรีย์ก่อโรค, การสร้างสารพิษ) จะเป็นตัวกำหนดอายุการเก็บของอาหาร อาหารที่เก็บเกี่ยวหรือผลิตออกมาในรอบการผลิตเดียวกัน จะระบุอายุของอาหารเป็นเวลาเดียวกัน ตามลักษณะของอาหารชนิดนั้น ๆ แต่ในความเป็นจริงแล้ว การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นภายในอาหาร ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมที่เก็บอาหารนั้นด้วย เช่น อุณหภูมิ ความชื้น แสง ออกซิเจน เป็นต้น ดังนั้น ในความเป็นจริงแล้ว อาหารที่ผลิตออกมาในรอบการผลิตเดียวกัน จึงมีอัตราการเสื่อมเสียแตกต่างกันได้ตามลักษณะการเก็บ หรือแม้แต่ในกระบวนการผลิตเอง หากการให้ความร้อน มีการกระจายที่ไม่สม่ำเสมอ คุณภาพของอาหารอาจแตกต่างกันมาตั้งแต่ในช่วงการผลิตแล้วก็เป็นได้ ซึ่งในการติดตามคุณภาพโดยทั่วไป นอกจากการสังเกตด้วยตาแล้ว  จะต้องทำการสุ่มตัวอย่างอาหารไปตรวจวิเคราะห์คุณภาพและความปลอดภัยที่ไม่สามารถสังเกตด้วยตาได้ ซึ่งต้องทำลายตัวอย่างให้เสียไป เช่น นำไปวัดความเป็นกรดด่าง เนื้อสัมผัส ความหนืด ความสุก รวมถึงใช้เวลามาก เช่น การบ่มเพื่อตรวจเชื้อจุลินทรีย์ ทำให้มีความพยายามพัฒนาเทคโนโลยีต่าง ๆ เข้ากับการตรวจคุณภาพและความปลอดภัย โดยที่ไม่ต้องทำลายตัวอย่าง และแสดงผลโดยทันทีแบบ real-time

            •การเชื่อมโยงสมบัติของพื้นผิวภายนอกที่สังเกตได้กับคุณภาพ

              →เช่น เทคโนโลยี Color Imaging ในการเชื่อมโยงสีบนพื้นผิวหรือเปลือกนอกกับคุณภาพของผลไม้ หรือการทำนายลักษณะการกระจายของไขมันในเนื้อสัตว์จากการวัดเสปกตรัมของพื้นผิวของชิ้นเนื้อด้วยเทคโนโลยี Hyperspectral imaging เป็นต้น

            •อินดิเคเตอร์สี Color indicator

              →ใช้หลักการเปลี่ยนแปลงคุณภาพอาหารที่ไม่สามารถมองเห็นด้วยตา ให้สามารถสื่อสารได้ด้วยระบบที่ตามองเห็นได้ โดยส่วนมากจะใช้การเปลี่ยนแปลงสีด้วยปฏิกิริยาเคมี หรือการแพร่ของสารสี สามารถแบ่งได้เป็นหลายชนิด ดังนี้

            •อินดิเคเตอร์ตรวจสารจำเพาะ

              →ในแผ่นวัดจะประกอบด้วยสารที่จะทำปฏิกิริยากับสารจำเพาะ และเปลี่ยนสี เมื่อสัมผัสกับสารจำเพาะนั้น ๆ ตามความเข้มข้นระดับที่กำหนด แผ่นวัดจะต้องติดตั้งในบรรจุภัณฑ์ของผลิตภัณฑ์เพื่อให้สามารถตรวจขับสารบริเวณ Head-space ของบรรจุภัณฑ์ และสารจำเพาะที่สนใจจะต้องอยู่ในสถานะแก๊ส เช่น Freshness indicator บ่งชี้ความสดใหม่ของผลิตภัณฑ์โดยตรวจจับสารเมตะโบไลท์ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาการเสื่อมเสียของเอนไซม์ภายในอาหารเองหรือจุลินทรีย์ภายนอก เช่น คาร์บอนไดออกไซด์จากการเจริญของจุลินทรีย์ หรือการหายใจของผักผลไม้, สารระเหยกลุ่มไนโตรเจนจากการย่อยสลายของโปรตีน, สารกลุ่มซัลไฟด์ (Sulfide) จากจุลินทรีย์กลุ่ม Pseudomonas เป็นต้น(1) , Ripeness indicator บ่งชี้อายุของผักผลไม้จากสารระเหย (Volatile substance) ที่ผักผลไม้ปล่อยออกมาระหว่างการสุก เช่น สารกลุ่มแอลดีไฮด์ที่ให้กลิ่นผลไม้สุก, แก๊สเอทิลีนที่ถูกปล่อยออกมา เป็นต้น(1) , Fermentation indicator เช่น การวัดคาร์บอนไดออกไซด์ระหว่างกระบวนการหมักกิมจิ(2)  และ Leakage indicator วัดแก๊สที่รั่วเข้ามาในบรรจุภัณฑ์ที่บรรจุแบบไม่มีอากาศ (3) เป็นต้น

            •อินดิเคเตอร์อุณหภูมิวิกฤติ Critical Temperature indicator

              →ใช้กับผลิตภัณฑ์ที่มีความอ่อนไหว (Sensitive) กับอุณหภูมิ เช่น อาหารแช่แข็ง โดยใช้หลักการเปลี่ยนสถานะของตัวกั้นภายในแผ่นวัด ที่กั้นระหว่างสารไม่มีสีสองชนิดที่สามารถทำปฏิกิริยากันเกิดเป็นสารมีสีได้ โดยหากผลิตภัณฑ์ถูกเก็บในสภาวะที่อุณหภูมิแปรปรวนจนสูงกว่าอุณหภูมิวิกฤติที่กำหนด ตัวกั้นภายในแผ่นวัดจะเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลว ทำให้สารสองฝั่งเข้าทำปฏิกิริยากันเกิดเป็นสีที่สังเกตได้(4) 

            •อินดิเคเตอร์เวลา-อุณหภูมิ Time-temperature indicator

             →ใช้ในการบ่งชี้ประวัติเวลา-อุณหภูมิ (Time-temperature history) ที่อาหารได้ผ่านมา ว่าสัมผัสอุณหภูมิสูงต่ำเท่าใดเป็นเวลานานแค่ไหน ส่งผลต่อคุณภาพหรือความปลอดภัยของอาหารอย่างไรบ้าง ซึ่งอาจมีการเปลี่ยนแปลงหลายระดับสี บอกถึงคุณภาพที่แตกต่างกัน โดยใช้หลักการที่ปฏิกิริยาการเสื่อมเสียในอาหาร เกิดในอัตราเดียวกับปฏิกิริยาการเกิดสี (เวลาในการเกิดใกล้กัน) และอุณหภูมิส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงอัตราการเกิดปฏิกิริยาในอาหารและแผ่นวัดใกล้เคียงกันด้วย ลักษณะอย่างง่ายเช่นการใส่ตัวชี้วัดความสุกของไข่ต้มลงไปพร้อมไข่ที่จะต้ม จากนั้นตัวชี้วัดจะเปลี่ยนสีสอดคล้องกับการต้มไข่ในแต่ละระดับความสุก สำหรับในเชิงอุตสาหกรรม อาจใช้ในกระบวนการผลิตที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ ที่มีผลต่อคุณภาพและความปลอดภัยของอาหาร เช่น ระดับความสุกของอาหารจากการนึ่งไอน้ำ(5)  อัตราการระเหยน้ำในการอบแห้งที่อาจไม่สม่ำเสมอ(6)  การฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ด้วยความร้อน (7) เป็นต้น หรือในกระบวนการเก็บรักษาอาหารที่ไวต่ออุณหภูมิ เช่น อาหารสด อาหารแช่เย็น อาหารแช่แข็ง

            •เซนเซอร์และระบบ Smart monitoring system

              →ในปัจจุบัน เนื่องจากเทคโนโลยีมีการพัฒนามากขึ้น จากการใช้การเปลี่ยนแปลงสีสื่อสารระดับคุณภาพและความปลอดภัยอาหารต่อมนุษย์ ได้พัฒนามาเป็นการเก็บข้อมูลปัจจัยที่ส่งผลต่อคุณภาพและความปลอดภัยของอาหารด้วยเซนเซอร์ เช่น เซนเซอร์วัดอุณหภูมิ ความชื้น แสง แก๊ส ร่วมกับการเก็บข้อมูลลักษณะของอาหาร เช่น ส่วนประกอบ พีเอช ความเข้มข้นของสาร ลักษณะโครงสร้าง ความพรุน ฯลฯ ที่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงคุณภาพและความปลอดภัย เพื่อสร้างซอพท์แวร์ที่ใช้ข้อมูลเหล่านี้ในการแก้ปัญหาและพัฒนา เช่นการทำนายการเปลี่ยนแปลงคุณภาพและความปลอดภัยของอาหารตลอดห่วงโซ่อุปทาน สามารถแจ้งเตือนความผิดปกติหน้างานได้ทันที หาจุดคอขวดในการผลิต ปรับปรุงกระบวนการทำงาน ลดปริมาณผลิตภัณฑ์ด้อยคุณภาพ จัดการสต็อกสินค้าตามคุณภาพจริงของผลิตภัณฑ์ เชื่อมโยงข้อมูลเพื่อพัฒนาประสิทธิภาพในการผลิต ช่วยในการวางแผนการผลิตและจำหน่ายผลิตภัณฑ์ ช่วยในการออกแบบการบำรุงรักษาอุปกรณ์เครื่องมือเครื่องจักร เป็นต้น

เอกสารอ้างอิง

1.Shao, P., Liu, L., Yu, J., Lin, Y., Gao, H., Chen, H., & Sun, P. (2021). An overview of intelligent freshness indicator packaging for food quality and safety monitoring. Trends in Food Science & Technology, 118, 285-296.

2.Hong, S. I., & Park, W. S. (2000). Use of color indicators as an active packaging system for evaluating kimchi fermentation. Journal of Food Engineering, 46(1), 67-72.

3.Ahari, H., & Soufiani, S. P. (2021). Smart and Active Food Packaging: Insights in Novel Food Packaging. Frontiers in Microbiology, 12.

4.Boonsupthip, W., Heldman, D. R., & Choachamnan, J. (2015). Quality monitoring and management during storage and distribution of frozen vegetables. Handbook of vegetable preservation and processing, 349-376.

5.Choachamnan, J., & Boonsupthip, W. (2019). Glucose‐fructose‐glycine time–temperature integrator and its potential application in heating process control of food softness. Journal of Food Process Engineering, 42(8), e13287.

6.Uddin, Z., & Boonsupthip, W. (2019). Development and characterization of a new nonenzymatic colored time–temperature indicator. Journal of Food Process Engineering, 42(4), e13027.

7.Van Loey, A., Haentjens, T., Smout, C., & Hendrickx, M. (1999). Enzymic time–temperature integrators for the quantification of thermal processes in terms of food safety. Processing foods: quality optimization and process assessment, 13-40.