เชื้อจุลินทรีย์ และหน่วยการนับทางจุลชีววิทยา (CFU และ MPN)

เชื้อจุลินทรีย์ เป็นสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก และมีความหลากหลายมากที่สุด มีทั้งมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เช่น เชื้อรา รวมไปถึงเห็ดชนิดต่างๆ และที่มองไม่เห็นได้ด้วยตาเปล่า เช่น เชื้อแบคทีเรีย เชื้อยีสต์ ซึ่งเชื้อจุลินทรีย์เหล่านี้มีทั้งคุณและโทษ

กล่าวคือ จุลินทรีย์หลายชนิดสามารถนำมาใช้ในอุตสาหกรรมอาหารต่างๆได้ แต่ในขณะเดียวกันก็มีจุลินทรีย์จำนวนมากที่ทำให้เกิดโรคในมนุษย์และสัตว์ นอกจากนี้จุลินทรีย์ยังเป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้อาหารและของสดต่างๆเน่าเสีย

ประโยชน์ของเชื้อจุลินทรีย์

เชื้อจุลินทรีย์ หลายชนิดถูกนำมาใช้ในกระบวนการผลิตอาหารและการถนอมอาหารตั้งแต่สมัยโบราณ เช่น การผลิตเบียร์ ไวน์ ขนมปัง ชีส โยเกิร์ต ไส้กรอก และผักและผลไม้ดอง เป็นต้น ซึ่งปัจจุบันความก้าวหน้าของเทคโนโลยีทำให้สามารถนำจุลินทรีย์บางชนิดมาใช้การผลิตอาหารบางอย่าง เช่น เนื้อสัตว์จากพืชสำหรับผู้ที่รักสุขภาพ (Plant base protein) ซึ่งเป็นทางเลือกสำหรับผู้ที่แพ้นมและไข่ โดยทั่วไปแล้วประโยชน์ของจุลินทรีย์ต่อร่างกาย มีดังนี้

• ช่วยให้ร่างกายของเราย่อยอาหารได้ดี
• ช่วยยับยั้งการเจริญของแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรค
• ช่วยเพิ่มการดูดซึมแคลเซียมในระบบย่อยอาหาร
• ช่วยผลิตสารปฏิชีวนะตามธรรมชาติเพื่อขับไล่จุลินทรีย์ที่เป็นอันตราย
• ช่วยชะลออัตราการแพร่กระจายของไวรัสในร่างกาย เมื่อได้รับการแพร่เชื้อของไวรัสมา
• ช่วยควบคุมการผลิตวิตามินและสารอาหารที่จำเป็นต่อการรักษาร่างกายให้แข็งแรง สุขภาพดี

 
นอกจากนี้ เชื้อจุลินทรีย์บางชนิดยังสามารถเปลี่ยนอาหารให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูงและมีรสชาติเป็นเอกลักษณ์ รวมถึงช่วยยืดอายุการเก็บรักษาหรือเพิ่มคุณค่าโภชนาการของอาหารได้ โดยเชื้อจุลินทรีย์เหล่านี้มีประโยชน์ที่แตกต่างกันออกไป เช่น
 
1. แบคทีเรียที่สร้างกรดแลกติก (Lactic Acid Bacteria : LAB) ซึ่งสามารถเปลี่ยนน้ำตาลเกิดปฏิกิเป็นกรดแลกติก ส่งผลให้อาหารมีรสเปรี้ยว ส่วนใหญ่จัดเป็นจุลินทรีย์โพรไบโอติก (Probiotic) ที่มีประโยชน์ต่อร่างกาย มักพบในพวกอาหารหมัก เช่น

• การทำโยเกิร์ต จะใช้เชื้อStreptococcus thermophiles และ Lactobacillus bulgaricus
• การทำเนยเหลว จะใช้เชื้อ Streptococcus lactis และ Leuconostoc citrovorum
• ส่วนการทำเนยแข็ง จะใช้เชื้อ Streptococcus lactis
• การทำให้เนื้อสัตว์นุ่ม จะใช้เชื้อLactobacillus และ Aspergillus oryzae (รา)

 
2. แบคทีเรียที่สร้างกรดอะซิติก (Acetic Acid Bacteria) สามารถเปลี่ยนน้ำตาลหรือคาร์โบไฮเดรตเปลี่ยนเป็นกรดอะซิติก ส่งผลให้อาหารมีรสเปรี้ยว เช่น Acetobacter aceti subspecies xylinum ใช้หมักน้ำส้มสายชู

3. แบคทีเรียที่สร้างสารกลุ่มพอลิเมอร์หรือเส้นใยได้ เช่น เชื้อแบคทีเรีย Bacillus subtilis variant natto ในถั่วหมักญี่ปุ่น หรือเชื้อแบคทีเรีย Acetobacter xylinum ใช้ในการผลิตวุ้นมะพร้าว (Nata De coco) ซึ่งเป็นเส้นใยเซลลูโลส เป็นต้น

4. เชื้อยีสต์ เป็นจุลินทรีย์ที่มีเซลล์มีขนาดกลาง ถ้าส่องใต้กล้องจุลทรรศน์มักเห็นการแบ่งตัวแบบแตกหน่อ สามารถเปลี่ยนน้ำตาลในวัตถุดิบให้เป็นแอลกอฮอล์และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ในสภาวะไม่มีออกซิเจน เช่น เชื้อยีสต์ Saccharomyces cerevisiae นิยมนำมาใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมเครื่องดื่มแอลกอฮอล์ เช่น เบียร์ ไวน์ และสุรากลั่นต่างๆ และการใช้เชื้อยีสต์ในการหมักโดของขนมปังให้ขึ้นฟู นอกจากนี้เชื้อยีสต์ Monascus purpureus สามารถทำให้เกิดสีจากธรรมชาติ เช่น สีแดงในเต้าหู้ยี้หรือข้าวแดง เป็นต้น

5. เชื้อรา จัดเป็นเซลล์จุลินทรีย์ที่มีลักษณะเป็นเส้นใย มีความสามารถโดดเด่นในการย่อยสารกลุ่มคาร์โบไฮเดรตและโปรตีนที่ซับซ้อนให้เป็นน้ำตาลหรือกรดอะมิโนได้ ดังนั้น จึงมักถูกใช้เป็นเชื้อจุลินทรีย์ชนิดแรกๆ ในการจัดการวัตถุดิบในรูปของกล้าเชื้อ โดยประยุกต์ใช้หลักๆ ในกลุ่มของอุตสาหกรรมถั่วเหลืองหมัก เช่น ซีอิ๊ว มิโซะ เต้าเจี้ยว โดยอาศัยเชื้อรา Aspergillus oryzae ในรูปของกล้าเชื้อโคจิ รวมถึงเทมเป้จากเชื้อรา Rhizopus oligosporus ที่เป็นอาหารพื้นเมืองอินโดนีเซีย, อุตสาหกรรมเครื่องดื่มแอลกฮออล์จากข้าว เช่น สาโท สาเก ในลักษณะของกล้าเชื้อ (ลูกแป้ง) ผสมร่วมกับยีสต์ และอุตสาหกรรมการผลิตเนยแข็ง ที่ใช้เชื้อราในการย่อยโปรตีนในเนยแข็งให้มีรสชาติเข้มข้นขึ้น เช่น ชีสบรี ชีสกามองแบร์ บลูชีส เป็นต้น

เชื้อจุลินทรีย์ ก่อโรค

เชื้อจุลินทรีย์ก่อโรคในอาหารมักเป็นเชื้อแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรคในทางเดินอาหาร จึงทำให้เกิดอาการคลื่นไส้ อาเจียน ถ่ายท้อง หรือแม้แต่มีผลเป็นพิษต่อระบบประสาท เชื้อจุลินทรีย์ก่อโรคในอาหารสามารถสามารถทำให้เกิดอันตรายกับร่างกายได้ 2 แบบ คือ แบบแรก เป็นการรับเซลล์จุลินทรีย์ที่มีชีวิตอยู่ผ่านอาหารหรือน้ำที่ปนเปื้อน จากนั้นเซลล์จุลินทรีย์เหล่านี้ได้เพิ่มจำนวน จนเกิดภาวะอาหารเป็นพิษ และแบบที่สอง โดยการรับประทานสารพิษของเชื้อจุลินทรีย์นั้น (Toxins) ที่ปนเปื้อนอยู่แล้วในอาหาร โดยเชื้อจุลินทรีย์ก่อโรคสายพันธุ์หลักๆ มี ดังนี้

• เชื้อแบคทีเรีย Staphylococcus aureus สามารถสร้างสารพิษซึ่งทนความร้อนได้ พบได้ทั่วไปตามส่วนต่างๆของร่างกาย เช่น มือ จมูก ผิวหนัง และมักพบในอาหารกลุ่มที่สัมผัสกับผู้ปรุงอาหารโดยตรง เช่น ผลิตภัณฑ์แป้ง ครีมหรือคัสตาร์ด ลูกชุบ เป็นต้น
• เชื้อแบคทีเรีย Clostridium botulinum สร้างสารพิษโบทูลินัมทอกซิน ที่เป็นพิษต่อระบบประสาท และมีอันตรายถึงชีวิต พบได้ทั่วไปในดินและพืชผักที่ปลูกในดิน โดยเจริญเติบโตได้ในสภาวะไม่มีออกซิเจน จึงมักพบในอาหารกระป๋องและหน่อไม้ปี๊บ
• เชื้อแบคทีเรีย Salmonella spp. ทำให้ผู้ป่วยมีอาการลำไส้อักเสบและภาวะอาหารเป็นพิษ พบได้ในระบบทางเดินอาหารของสัตว์ปีก ดิน และน้ำที่ปนเปื้อน จึงมักพบในผลิตภัณฑ์อาหารจากเนื้อไก่ ไข่ไก่ เนื้อสัตว์ และน้ำนม เป็นต้น
• เชื้อแบคทีเรีย Escherichia coli อาศัยอยู่ในทางเดินอาหารส่วนลำไส้ของคนและสัตว์ ส่วนใหญ่แพร่สู่คนได้ทางการรับประทานอาหารหรือเครื่องดื่มที่มีเชื้อปนเปื้อนอยู่ และพบเชื้อได้ในอาหารที่ได้รับการปรุงไม่ถูกสุขลักษณะ เช่น เนื้อหรือผักดิบ รวมถึงนมและน้ำที่ไม่ผ่านกรรมวิธีฆ่าเชื้อด้วยความร้อนอย่างเหมาะสม โดยเฉพาะเชื้อแบคทีเรีย E. coli 0157:H7 ซึ่งสามารถสร้างสารพิษทำให้เกิดความเสียหายให้แก่เยื่อบุของลำไส้อย่างรุนแรงได้
• เชื้อแบคทีเรีย Vibrio parahaemolyticus อาจปนเปื้อนในอาหารทะเลและเชื้อแบคทีเรีย Bacillus cereus อาจปนเปื้อนในข้าวสุก ธัญพืช แป้ง และผลิตภัณฑ์จากแป้ง เป็นต้น จะเห็นได้ว่ากลุ่มของเชื้อจุลินทรีย์ก่อโรคในอาหารมักปนเปื้อนมาจากสิ่งแวดล้อม หรือแม้กระทั่งผู้ปรุงอาหารเอง
• เชื้อแบคทีเรีย Listeria monocytogenes เชื้อ Listeria จัดอยู่ในอาณาจักร Firmicutes เช่นเดียวกับเชื้อแบคทีเรีย Bacillus และ Staphylococcus โดยอาจปนเปื้อนในอาหารแช่แข็งหรือแช่เย็นพร้อมบริโภค เชื้อสามารถเจริญเติบโตได้ดีที่อุณหภูมิต่ำกว่าตู้เย็น แต่เชื้อตายจะได้เมื่อปรุงอาหารให้สุกหรือผ่านขบวนการพาสเจอร์ไรซ์ คำแนะนำสำหรับกลุ่มเสี่ยงคือปรุงอาหารให้สุกก่อนการรับประทาน

ปัจจุบัน กระทรวงสาธารณสุขได้ กําหนดคุณภาพหรือมาตรฐาน หลักเกณฑ์เงื่อนไข และวิธีการในการตรวจวิเคราะห์ของอาหารด้านจุลินทรีย์ที่ทําให้เกิดโรค ซึ่งสามารถศึกษารายละเอียดได้ในประกาศกระทรวงสาธารณสุข (ฉบับที่ ๔๑๖) พ.ศ. ๒๕๖๓ ออกตามความในพระราชบัญญัติอาหาร พ.ศ. ๒๕๒๒ เรื่อง กําหนดคุณภาพหรือมาตรฐาน หลักเกณฑ์เงื่อนไข และวิธีการในการตรวจวิเคราะห์ ของอาหารด้านจุลินทรีย์ที่ทําให้เกิดโรค ซึ่งชนิดของเชื้อจุลินทรีย์ก่อโรคของอาหารแต่ละชนิดจะแตกต่างกัน

การป้องกันโรคจากเชื้อจุลินทรีย์

สำหรับ ผู้บริโภค ควรปฎิบัติตามสุขลักษณะที่ดีที่กระทรวงสาธารณสุขแนะนำ คือ กินร้อน ช้อนกลางและล้างมือ สำหรับผู้สัมผัสอาหาร เช่น ผู้ปรุง ประกอบ จำหน่าย เสิร์ฟอาหาร ต้องปฎิบัติตามข้อกำหนดเรื่อง การสุขาภิบาลอาหาร ของกรมอนามัย สำหรับผู้ผลิตการเลือกวัตถุดิบที่มีคุณภาพ กระบวนการผลิตที่ได้มาตรฐาน GMP

ดังนั้น ผู้บริโภคควรทราบวิธีในการป้องกันเชื้อจุลินทรีย์เหล่านี้ โดยล้างทำความสะอาดอาหารสดก่อนรับประทาน ใช้ความร้อนในการปรุงอาหารอย่างเพียงพอ และไม่ควรรับประทานอาหารที่ตั้งทิ้งไว้เป็นเวลานานที่อุณหภูมิปกติ ขณะเดียวกันผู้ประกอบการควรให้ความตระหนักถึงการป้องกันเชื้อจุลินทรีย์ก่อโรคในอาหาร โดยควบคุมการผลิตให้เป็นไปตามหลักเกณฑ์วิธีการที่ดีในการผลิตอาหาร (GMP) อย่างเคร่งครัด ระมัดระวังการปนเปื้อนข้ามระหว่างอาหารปรุงสุกกับวัตถุดิบ รวมถึงผู้ปรุงอาหารควรแต่งกายให้ถูกสุขลักษณะและไม่ใช้มือสัมผัสกับอาหารโดยตรง เพื่อลดความเสี่ยงของการปนเปื้อนเชื้อจุลินทรีย์ก่อโรคและเพื่อความปลอดภัยสูงสุดแก่ผู้บริโภค

การวิเคราะห์ทางจุลชีววิทยาสำหรับ เชื้อจุลินทรีย์

การตรวจวิเคราะห์จุลินทรีย์ที่นิยมมี 2 แบบ คือ ตรวจวิเคราะห์เชิงคุณภาพ และการตรวจวิเคราะห์เชิงปริมาณ ในบทความนี้จะกล่าวถึงเฉพาะการตรวจวิเคราะห์เชิงปริมาณเท่านั้น การตรวจวิเคราะห์เชิงปริมาณ ซึ่งการตรวจวิเคราะห์เชิงปริมาณทางจุลชีววิทยามีความหลากหลายของหน่วยวิเคราะห์ แต่ที่นิยมใช้ทั่วไป ได้แก่ หน่วยวิเคราะห์ แบบ CFU (Colony Forming Unit) และ หน่วยวิเคราะห์แบบ MPN (Most Probable Number) ซึ่งทั้งสองหน่วยมีความแตกต่างกันจากขั้นตอนการวิเคราะห์ ความเหมาะสมของเชื้อที่ต้องการวิเคราะห์ สินค้าที่ต้องการวิเคราะห์ รวมถึงความถูกต้องและเหมาะสม

ข้อแตกต่างระหว่างหน่วย CFU และ MPN

Colony Forming Unit (CFU) หมายถึง หน่วยที่ใช้นับจำนวนเซลล์จุลินชีพ (แบคทีเรีย เชื้อรา ไวรัส และอื่นๆ) ในตัวอย่างหนึ่งๆ ที่มีชีวิตและสามารถเพิ่มจำนวนได้ในภาวะที่กำหนด การนับจำนวนจุลชีพโดยนับหน่วยก่อรูปเป็นโคโลนีจะต้องมีขั้นตอนในการเพาะเชื้อเพื่อเพิ่มจำนวนเชื้อ เป็นการนับเฉพาะเซลล์ที่มีชีวิต ต่างจากการนับจากการส่องกล้องจุลทรรศน์ซึ่งจะเป็นการนับเซลล์ทุกเซลล์ไม่ว่าจะมีชีวิตหรือไม่ก็ตาม การที่โคโลนีของจุลชีพจะใหญ่พอให้เห็นได้ด้วยตาเปล่าจำเป็นต้องมีจุลชีพอยู่เป็นจำนวนมาก และเราไม่สามารถแน่ใจได้ว่าโคโลนีของจุลชีพโคโลนีหนึ่งเจริญมาจากเซลล์เซลล์เดียวหรือกลุ่มของเซลล์หลายเซลล์ การใช้หน่วยนับเป็นหน่วยก่อรูปเป็นโคโลนีแทนที่จะนับเป็นจำนวนเซลล์เป็นการสะท้อนให้เห็นถึงความไม่แน่นอนนี้

หน่วยCFU เป็นหน่วยที่ได้จากวิธีการตรวจนับปริมาณจุลชีพ ที่เจริญบนผิวหน้าหรือในอาหารเลี้ยงเชื้อชนิดแข็งซึ่งมีเทคนิคหลัก 2 แบบ ได้แก่ Pour plate method และ Spread plate method

MPN( Most Probable Number) ใช้หลักการของวิธี Multiple tube fermentation technique โดยการสังเกตุการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพทางเคมีของอาหารเหลว (ความขุ่น) ที่เกิดในหลอดอาหารเลี้ยงเชื้อชนิดกึ่งเหลว ซึ่งเป็นค่าทางสถิติ เป็นการตรวจวิเคราะห์จุลินทรีย์กึ่งปริมาณ ( Semi quantitative) วิธีการนี้เหมาะสำหรับตัวอย่างที่มีปริมาณเชื้อต่ำ ใช้วิเคราะห์แบคทีเรียกลุ่ม Coliforms

กล่าวโดยสรุป คือ การตรวจวิเคราะห์เชิงปริฒาณทางจุลชีววิทยา มีหน่วยแตกต่างกัน เพราะ ใช้วิธีการทดสอบแตกต่างกัน

การเลือกใช้หน่วยทดสอบ CFU หรือ MPN

การเลือกวิเคราะห์เชื้อจุลินทรีย์ในหน่วยต่างๆขึ้นอยู่กับชนิดของตัวอย่าง เกณฑ์มาตรฐานกำหนดทั้งที่กำหนดจากคู่ค้าและกำหนดจากที่กฏหมายกำหนด การเลือกใช้หน่วยการทดสอบ CFU หรือ MPN ขึ้นกับเกณฑ์คุณภาพหรือมาตรฐานผลิตภัณฑ์ที่กำหนด เช่น

• ข้อกำหนดของกฎหมาย เช่น ประกาศกระทรวงสาธารณสุข ประกาศกระทรวงเกษตรและสหกรณ์ เรื่องกำหนดมาตรฐานสินค้าเกษตร ประกาศกรมปศุสัตว์ เรื่อง เกณฑ์ด้านจุลชีววิทยาของสินค้าปศุสัตว์เพื่อการส่งออก มาตรฐานผลิตภัณฑ์สัตว์น้ำทางจุลชีววิทยาของโรงงานยกระดับ กรมประมง
• ประกาศกรมวิทยาศาสตร์การแพทย์ เรื่อง เกณฑ์คุณภาพทางจุลชีววิทยาของอาหารและภาชนะสัมผัสอาหาร เป็นต้น

ตัวอย่างเกณฑ์มาตรฐานตามชนิดสินค้า กฏหมายและลูกค้าหรือประเทศผู้นำเข้ากำหนดเช่น

1. เกณฑ์มาตรฐานกำหนดตามประกาศกระทรวงสาธาณะสุข

2. มาตรฐานผลิตภัณฑ์สัตว์น้ำทางจุลชีววิทยา ประกาศใช้ 15 ต.ค. 2566 กองตรวจสอบคุณภาพสินค้าประมง

จากมาตรฐานดังกล่าว จะเห็นว่า เกณฑ์กำหนดที่แตกต่างกันในสินค้าประเภทเดียวกัน เราจึงต้องเลือกหน่วยวิเคราะห์ให้สอดคล้องกับเกณฑ์ เช่น การเลือกหน่วยวิเคราะห์ของเชื้อ Staphylococcus aureus ในบะหมี่กึ่งสำเร็จรูป ให้สอดคล้องกับประกาศกระทรวงสาธารณะสุข ต้องเลือกวิเคราะห์ในหน่วย CFU/g แต่ในขณะเดียวกันถ้าต้องการวิเคราะห์ให้สอดคล้องกับมาตรฐานกำหนดของกองตรวจสอบคุณภาพสินค้าประมงต้องเลือกวิเคราะห์ในหน่วย MPN/g เป็นต้น

AMARC สามารถให้บริการทดสอบปริมาณเชื้อจุลินทรีย์ตามเกณฑ์มาตรฐาน ได้ครอบคลุมทุกหน่วยการทดสอบ และได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO/IEC 17025 ครอบคลุมทั้งสองหน่วยนับ

ท่านสามารถสอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่ AMARC

อ้างอิง:

1. https://fostat.org/communication/fscm038/
2. https://th.wikipedia.org/wiki
3. https://aboutus.phenixbox.com/article/microorganisms-in-food/
4. ประกาศกระทรวงสาธารณะสุข ฉบับที่ 416-2563 เรื่อง จุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค (เรื่องกำหนดคุณภาพหรือมาตรฐาน หลักเกณฑ์ และวิธีตรวจ)
5. มาตรฐานผลิตภัณฑ์สัตว์น้ำทางจุลชีววิทยา ประกาศใช้ 15 ต.ค. 2566 กองตรวจสอบคุณภาพสินค้าประมง
6. คู่มือหลักสูตรการสุขาภิบาลอาหาร สำหรับผู้ประกอบกิจการและผู้สัมผัสอาหาร กรมอนามัย