การตรวจวิเคราะห์สารกำจัดศัตรูพืชตกค้างในแตงกวาโดยใช้เทคนิค QuEChERS ร่วมกับ GC-MS

ความปลอดภัยของผักบริโภคสดอย่าง “แตงกวา” เป็นประเด็นสำคัญที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับสุขภาพผู้บริโภคและมาตรฐานการค้าระหว่างประเทศ การตรวจวิเคราะห์สารกำจัดศัตรูพืชตกค้างจึงต้องอาศัยวิธีที่มีความไว แม่นยำ และลดผลกระทบจากเมทริกซ์ที่ซับซ้อน บทความนี้นำเสนอการพัฒนาวิธีวิเคราะห์ด้วยเทคนิค QuEChERS-dSPE ร่วมกับ GC-MS

     การตกค้างของสารกำจัดศัตรูพืชในผลิตผลทางการเกษตรเป็นหนึ่งในประเด็นสำคัญด้านความปลอดภัยอาหาร (Food Safety) ที่ได้รับความสนใจในระดับสากล โดยเฉพาะในผักที่มีการบริโภคสด เช่น แตงกวา ซึ่งมีความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนสารเคมีจากกระบวนการเพาะปลูก หากปริมาณสารตกค้างเกินค่ามาตรฐานที่กำหนด อาจส่งผลกระทบต่อสุขภาพผู้บริโภค และกระทบต่อศักยภาพการแข่งขันทางการค้าการตรวจวิเคราะห์จึงมีบทบาทสำคัญในการควบคุมคุณภาพสินค้าเกษตร และเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของมาตรฐานสากล เช่น Codex และ EU Maximum Residue Limits (MRLs)

    แตงกวาเป็นเมทริกซ์ที่มีปริมาณน้ำสูง และประกอบด้วยสารรบกวนหลายชนิด เช่น น้ำตาล กรดอินทรีย์ ไขมัน และรงควัตถุ ซึ่งอาจก่อให้เกิด matrix effect ระหว่างการวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือเชิงโครมาโตกราฟีและแมสสเปกโตรเมทรี ดังนั้นจึงจำเป็นต้องเลือกใช้เทคนิคเตรียมตัวอย่างที่สามารถลดผลกระทบจากเมทริกซ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เทคนิค QuEChERS (Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged, Safe) ร่วมกับ dispersive Solid-Phase Extraction (dSPE) เป็นวิธีที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางในงานวิเคราะห์สารตกค้าง เนื่องจากมีขั้นตอนรวดเร็ว ใช้ตัวทำละลายน้อย ลดต้นทุน และให้ผลการวิเคราะห์ที่มีความแม่นยำและความเที่ยงสูง

การเตรียมตัวอย่างด้วยเทคนิค QuEChERS

ตัวอย่างแตงกวาถูกบดให้เป็นเนื้อเดียวกันเพื่อให้ได้ความเป็นเนื้อเดียว (homogenization) จากนั้นทำการสกัดด้วยอะซีโตไนไตรล์ (Acetonitrile) ซึ่งเป็นตัวทำละลายที่เหมาะสมสำหรับการสกัดสารกำจัดศัตรูพืชหลายกลุ่ม
มีการเติมเกลืออนินทรีย์เพื่อช่วยในการแยกชั้น (phase separation) ระหว่างชั้นน้ำและชั้นตัวทำละลายอินทรีย์ ส่งผลให้สารกำจัดศัตรูพืชถูกดึงเข้าสู่ชั้นอะซีโตไนไตรล์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
ขั้นตอนนี้ช่วยลดเวลาในการเตรียมตัวอย่าง และลดการใช้ตัวทำละลายเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีสกัดแบบดั้งเดิม เช่น Liquid-Liquid Extraction (LLE)
 
การทำความสะอาดสารสกัดด้วย dSPE

สารสกัดที่ได้จากขั้นตอน QuEChERS ถูกนำมาทำความสะอาดเพิ่มเติมด้วยเทคนิค dSPE โดยใช้สารดูดซับ 3 ชนิด ได้แก่

• PSA (Primary Secondary Amine) – กำจัดกรดอินทรีย์และน้ำตาล
• C18 – กำจัดไขมันและสารไม่ขั้ว
• GCB (Graphitized Carbon Black) – กำจัดรงควัตถุและสารสีจากพืช

กระบวนการนี้ช่วยลดสารรบกวนจากเมทริกซ์ (matrix components) ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญที่มีผลต่อความถูกต้องและความแม่นยำของการวิเคราะห์เชิงปริมาณ โดยเฉพาะในการตรวจวัดระดับความเข้มข้นต่ำในระดับไมโครกรัมต่อกิโลกรัม
 
การตรวจวัดด้วย GC-MS

การวิเคราะห์ดำเนินการด้วยเครื่อง Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS) แบบ Single Quadrupole โดยมีสภาวะการทำงานหลักดังนี้

• Carrier gas: Helium อัตราการไหล 1 mL/min
• Ionization mode: Electron Ionization (EI) ที่พลังงาน 70 eV
• Scan range: 50–450 m/z

เทคนิค EI ให้รูปแบบ fragmentation ที่มีความจำเพาะ ช่วยในการยืนยันเอกลักษณ์ของสาร (compound confirmation) ได้อย่างแม่นยำ ระบบดังกล่าวสามารถตรวจวิเคราะห์สารกำจัดศัตรูพืชหลายชนิด เช่น Dichlobenil, Parathion, Permethrin, Fenvalerate และ Deltamethrin ได้ในระดับ µg/kg

ตัวอย่างแตงกวาถูกเติมสารกำจัดศัตรูพืชจำนวน 13 ชนิด ที่ระดับความเข้มข้น 10 µg/kg ผลการวิเคราะห์พบว่า สามารถแยกสารทั้งหมด รวมถึงสารมาตรฐานภายใน (Triphenylphosphine; IS) ได้อย่างชัดเจนภายในเวลา 26 นาที Retention time ของสารสำคัญ ได้แก่

• Dichlobenil – 4.52 min
• Parathion – 10.9 min
• Permethrin isomer a/b – 21.38 / 21.58 min
• Deltamethrin – 25.84 min

โครมาโตแกรมในช่วงการสแกน 50–450 m/z แสดง peak ที่มีความคมชัด และไม่พบสัญญาณรบกวนจากเมทริกซ์อย่างมีนัยสำคัญ แสดงถึงประสิทธิภาพของขั้นตอนการทำความสะอาดสารสกัด ผลดังกล่าวยืนยันว่า วิธี QuEChERS-dSPE-GC-MS สามารถตรวจวิเคราะห์สารกำจัดศัตรูพืชในระดับ µg/kg ได้อย่างมีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้
 
     การใช้เทคนิค QuEChERS ช่วยให้การเตรียมตัวอย่างในเมทริกซ์ที่มีน้ำสูงมีประสิทธิภาพสูง ขณะที่ dSPE ช่วยลดผลกระทบจาก matrix effect ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการวิเคราะห์เชิงปริมาณระดับต่ำ GC-MS แบบ EI ให้ความไวและความจำเพาะสูง สามารถตรวจวิเคราะห์สารหลายชนิดพร้อมกันในระยะเวลาสั้น ส่งผลให้วิธีนี้มี throughput สูงและเหมาะต่อการวิเคราะห์เชิง routine ในห้องปฏิบัติการควบคุมคุณภาพ เมื่อเปรียบเทียบกับวิธีดั้งเดิม วิธีนี้มีข้อดีด้าน

• ลดการใช้ตัวทำละลาย
• ลดระยะเวลาในการวิเคราะห์
• เพิ่มความแม่นยำและความน่าเชื่อถือ

 
วิธีการวิเคราะห์สารกำจัดศัตรูพืชตกค้างในแตงกวาด้วยเทคนิค QuEChERS ร่วมกับ dSPE และ GC-MS แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพสูงในการตรวจวิเคราะห์สาร 13 ชนิดที่ระดับ 10 µg/kg วิธีนี้สามารถแยกสารได้ครบถ้วนภายในเวลา 26 นาที ให้โครมาโตแกรมที่ชัดเจน และลดผลกระทบจากเมทริกซ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงเหมาะสมสำหรับการประยุกต์ใช้ใน

• ห้องปฏิบัติการควบคุมคุณภาพอาหาร
• การเฝ้าระวังสารตกค้างในสินค้าเกษตร
• การสนับสนุนการส่งออกสินค้าเกษตรให้เป็นไปตามมาตรฐานสากล

ผลการศึกษาชี้ให้เห็นว่า การใช้เทคนิค QuEChERS ร่วมกับ dSPE และการตรวจวัดด้วย GC-MS เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการวิเคราะห์สารกำจัดศัตรูพืชตกค้างในแตงกวา วิธีดังกล่าวมีความไวและความแม่นยำสูง สามารถตรวจวิเคราะห์สาร 13 ชนิดได้พร้อมกันในระดับ 10 µg/kg และแยกสารได้อย่างชัดเจนภายในเวลา 26 นาที ดังนั้นวิธีนี้จึงเหมาะสมสำหรับการประยุกต์ใช้ในห้องปฏิบัติการด้านความปลอดภัยอาหาร การควบคุมคุณภาพผลิตผลทางการเกษตร และการสนับสนุนการส่งออกสินค้าเกษตรให้เป็นไปตามมาตรฐานสากล โดยเฉพาะในเมทริกซ์อาหารที่มีปริมาณน้ำสูง เช่น แตงกวา

อ่านรายละเอียดฉบับเต็มได้ที่ https://www.scispec.co.th/app/2026TH/AN26-GCMS-Cucumber.pdf