กระแสของผลิตภัณฑ์ Lactose-Free ไม่ได้เป็นเพียงเทรนด์ชั่วคราวอีกต่อไป จากนมพร้อมดื่มและ
โยเกิร์ตในอดีต ปัจจุบันได้ขยายไปสู่เครื่องดื่มโปรตีน อาหารเสริม และผลิตภัณฑ์สุขภาพหลากหลายประเภท ทำให้ห้องปฏิบัติการด้านอาหารและผลิตภัณฑ์นมต้องรองรับตัวอย่างที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องและเมื่อปริมาณงานเพิ่มขึ้น ความท้าทายก็เปลี่ยนตามไปด้วย

ในงาน Routine Analysis สิ่งที่สร้างปัญหาไม่ใช่การทำให้ Method ผ่าน Validation ในวันแรก แต่คือการรักษาคุณภาพของผลวิเคราะห์ให้คงเดิมเมื่อคอลัมน์ต้องเผชิญกับการฉีดตัวอย่างซ้ำแล้วซ้ำอีกเป็นเวลานาน เพราะสุดท้ายแล้ว ห้องปฏิบัติการไม่ได้ถูกวัดจาก Chromatogram ที่สวยที่สุดในวันเริ่มต้น แต่ถูกวัดจากความสามารถในการส่งมอบผลวิเคราะห์ที่เชื่อถือได้ทุกวัน

1. เมื่อ Lactose-Free ทำให้การวิเคราะห์ซับซ้อนกว่าที่คิด

กระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์ Lactose-Free อาศัยเอนไซม์ Lactase ในการย่อย Lactose ให้กลายเป็น Glucose และ Galactose

ในมุมของผู้บริโภค นี่คือประโยชน์ของผลิตภัณฑ์ แต่ในมุมของนักวิเคราะห์ นี่คือการเปลี่ยนเมทริกซ์ของตัวอย่างให้ซับซ้อนขึ้นทันที จากเดิมที่ต้องติดตามน้ำตาลหลักเพียงชนิดเดียว กลายเป็นการวิเคราะห์สารหลายชนิดที่มีคุณสมบัติใกล้เคียงกันและอยู่ในตัวอย่างเดียวกัน ยิ่งไปกว่านั้น ผลิตภัณฑ์นมบางประเภทอาจพบสารที่มีโครงสร้างใกล้เคียงกับ Lactose ร่วมอยู่ในระบบ ทำให้การแยกสารกลายเป็นหัวใจสำคัญของความน่าเชื่อถือในการวิเคราะห์

2. ความท้าทายที่เริ่มต้นหลังจาก Method Development จบลง

หลายครั้ง Chromatogram ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา Method ดูสมบูรณ์แบบ — Resolution ผ่านเกณฑ์ Peak Shape สวยงาม System Suitability ไม่มีปัญหา แต่เมื่อ Method ถูกนำไปใช้จริงในงานประจำวัน ภาพที่เห็นอาจค่อย ๆ เปลี่ยนไป

ปัญหาเหล่านี้อาจไม่ได้เกิดขึ้นทันที แต่เมื่อเกิดขึ้นแล้ว สิ่งที่ตามมาคือการเปลี่ยนคอลัมน์ก่อนกำหนด การตรวจสอบ Method ซ้ำ และต้นทุนที่เพิ่มขึ้นโดยไม่จำเป็น

3. ทำไม Amino Columns จึงมักเผชิญข้อจำกัดในงานวิเคราะห์น้ำตาล?

Amino Columns เป็นเทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมในงานวิเคราะห์คาร์โบไฮเดรตมาอย่างยาวนาน และยังคงถูกใช้งานอย่างแพร่หลายในหลายห้องปฏิบัติการ อย่างไรก็ตาม เมื่อต้องทำงานกับตัวอย่างที่มี Reducing Sugars ในปริมาณสูง เช่น Glucose และ Galactose ซึ่งพบได้ทั่วไปในผลิตภัณฑ์ Lactose-Free ข้อจำกัดบางประการของ Amino Stationary Phase จะเริ่มปรากฏให้เห็นชัดขึ้น

หนึ่งในกลไกที่ถูกกล่าวถึงอย่างแพร่หลายในงานวิเคราะห์คาร์โบไฮเดรต คือการเกิดปฏิกิริยาระหว่างหมู่ Amino บนผิวคอลัมน์กับน้ำตาลรีดิวซ์ (Reducing Sugar) ในรูป Open-Chain Form ซึ่งสามารถนำไปสู่การเกิดสารประเภท Schiff Base ได้ แม้ว่าปฏิกิริยาดังกล่าวจะเกิดขึ้นเพียงบางส่วน แต่ผลสะสมจากการใช้งานต่อเนื่องอาจส่งผลต่อสมรรถนะของคอลัมน์ในระยะยาว

4. เมื่อต้นทุนไม่ได้จบที่ราคาคอลัมน์

หากพิจารณาเฉพาะราคาซื้อ Amino Column อาจดูเป็นทางเลือกที่คุ้มค่า แต่ต้นทุนที่แท้จริงของห้องปฏิบัติการไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะวันที่สั่งซื้อคอลัมน์ ความถี่ในการเปลี่ยนคอลัมน์ การหยุดงานเพื่อบำรุงรักษา การตรวจสอบ Method ซ้ำ และความไม่ต่อเนื่องของงานวิเคราะห์ ล้วนเป็นต้นทุนที่เกิดขึ้นจริงในระยะยาว

ในห้องปฏิบัติการที่ต้องรองรับตัวอย่างจำนวนมาก ความสามารถในการรักษาสมรรถนะของคอลัมน์ให้คงเดิมได้นานที่สุด จึงอาจมีความสำคัญไม่แพ้ประสิทธิภาพการแยกสารในวันแรก

5. BEH Amide Column ทางเลือกที่ออกแบบมาเพื่อความเสถียรในระยะยาว

แนวคิดสำคัญของคอลัมน์นี้ไม่ได้มีเพียงการสร้าง Resolution ที่ดีเท่านั้น แต่คือการสร้างระบบแยกสารที่สามารถรักษาความสม่ำเสมอของ Method ได้ในระยะยาว จากข้อมูลการใช้งาน คอลัมน์สามารถแยก Glucose, Galactose และ Lactose ออกจากกันได้อย่างชัดเจน พร้อมให้ Peak Shape ที่เหมาะสมสำหรับการวิเคราะห์เชิงปริมาณ

นอกเหนือจากประสิทธิภาพการแยกสารแล้ว ความเสถียรของอนุภาค BEH ยังช่วยให้คอลัมน์สามารถรองรับการใช้งานในสภาวะ Routine Analysis ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

6. จาก Resolution สู่ Cost per Analysis

เมื่อปริมาณตัวอย่างเพิ่มขึ้น สิ่งที่ห้องปฏิบัติการต้องการอาจไม่ใช่เพียง Resolution ที่สูงขึ้น แต่คือ Method ที่ให้ผลลัพธ์สม่ำเสมอ ลดความถี่ในการเปลี่ยนคอลัมน์ และรักษาความต่อเนื่องของงานวิเคราะห์ได้ยาวนานที่สุด

การเลือกคอลัมน์ที่ออกแบบมาเฉพาะให้เสถียร ส่งผลดีต่อหลากหลายภาคส่วนในห้องปฏิบัติการ:

เมื่อมองในภาพรวม การเลือกคอลัมน์จึงไม่ใช่เพียงการเลือกอุปกรณ์สิ้นเปลือง แต่เป็นการตัดสินใจที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของห้องปฏิบัติการในระยะยาว

References

1. M. Benvenuti, G. Cleland, and J. Burgess, "Profiling Mono and Disaccharides in Milk and Infant Formula Using the ACQUITY Arc System and ACQUITY QDa Detector," Waters Corporation, Milford, MA, USA, Application Note 720005767EN, Jul. 2016.

ถ้าคุณทำงานในห้องปฏิบัติการวิเคราะห์ คงเคยได้ยินคำว่า UPLC หรือ Waters UPLC มาบ้างแน่นอน แต่หลายคนยังสับสนว่ามันต่างจาก HPLC อย่างไร และทำไมถึงเป็นที่นิยมอย่างรวดเร็ว บทความนี้จะอธิบายทุกอย่างตั้งแต่พื้นฐานไปจนถึงหลักการเชิงลึก

1. UPLC คืออะไร?

พูดง่าย ๆ คือ UPLC คือ HPLC ที่ถูก "อัพเกรด" ทั้งระบบ ไม่ใช่แค่เปลี่ยน column แต่เป็นการออกแบบใหม่ทั้ง instrument และ column technology ให้ทำงานร่วมกันอย่างสมบูรณ์

คำว่า UPLC Waters หรือ Waters UPLC ที่หลายคนพูดถึง หมายถึง UPLC Systems ที่พัฒนาโดย Waters Corporation ภายใต้ชื่อสินค้าว่า ACQUITY UPLC System ซึ่งเป็นผู้บุกเบิกเทคโนโลยีนี้มาตั้งแต่ปี 2004

2. จุดเริ่มต้นของ Waters UPLC

ในปี 2004 Waters Corporation ได้ปฏิวัติวงการ ด้วยการเปิดตัว UPLC Technology เป็นครั้งแรก แนวคิดหลักคือการแก้ปัญหาที่ HPLC เผชิญมานานกว่า 40 ปี นั่นคือการลด particle size ให้เล็กลงเรื่อย ๆ แต่ instrument เดิมไม่สามารถรองรับแรงดันที่สูงขึ้นได้

Waters แก้ปัญหานี้ด้วยการพัฒนา ทั้งสองอย่างพร้อมกัน คือทั้ง column technology (particle ขนาดเล็กกว่า 2 µm) และ instrument ที่รองรับแรงดันได้สูงถึง 15,000 psi ซึ่งทำให้ดึงประสิทธิภาพของ column ที่มีขนาด particle เล็ก ออกมาได้มากที่สุด

3. หลักการทำงานของ UPLC Systems

หลักการพื้นฐานของ UPLC ไม่ต่างจาก HPLC มากนัก คือสาร (analyte) จะถูกนำพาโดย mobile phase ผ่าน column ที่บรรจุ stationary phase โดยแต่ละสารก็จะมี affinity ต่อ stationary phase และ mobile phase ต่างกัน จึงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่างกัน และแยกออกจากกัน

4. Band Spreading คืออะไร และทำไมถึงสำคัญ?

หนึ่งในแนวคิดสำคัญที่สุดในการทำความเข้าใจ UPLC คือเรื่อง Band Spreading — การที่ analyte band กว้างขึ้นขณะเดินทางผ่านระบบ

เมื่อ band กว้างขึ้น peak บน chromatogram ก็จะกว้างและเตี้ยลง ส่งผลให้ resolution และ sensitivity ลดลง สิ่งนี้เองจึงเป็นศัตรูหลักของการวิเคราะห์ที่แม่นยำ

Band spreading มาจากสองแหล่งหลัก:

5. พลังของ Particle ขนาดเล็ก — หัวใจของ UPLC

ถ้าจะเข้าใจ UPLC ต้องเข้าใจว่า particle size เล็กลงส่งผลอะไรบ้าง:

Van Deemter Equation — กุญแจอธิบายทุกอย่าง

นักโครมาโตกราฟีอธิบายประสิทธิภาพของ column ผ่านสมการ Van Deemter ซึ่งประกอบด้วย 3 term หลัก:

เมื่อ particle ลดจาก 3.5 µm เหลือ 1.7 µm — HETP ลดลง 2-3 เท่า และสามารถใช้ linear velocity สูงขึ้นได้อีก นั่นหมายถึงได้ทั้ง efficiency สูงขึ้น และวิเคราะห์เร็วขึ้นพร้อมกัน

6. UPLC vs HPLC เปรียบเทียบแบบตรง ๆ

7. ข้อดีของ Waters UPLC Systems

8. UPLC Systems เหมาะกับงานอะไรบ้าง?

Waters UPLC ถูกนำไปใช้ในหลากหลายอุตสาหกรรม:

9. เคล็ดลับสำหรับผู้เริ่มใช้งาน UPLC

10. FAQ คำถามที่พบบ่อย

ที่มา: Waters Corporation — Beginner's Guide to UPLC (waters.com)