การพัฒนาอุปกรณ์ตรวจวัดซูโครส กลูโคส และฟรุกโทสแบบกระดาษ สำหรับอุตสาหกรรมผลิตน้ำตาล

Abstract

โรงงานน้ำตาลมีปัญหาเกี่ยวกับคุณภาพของน้ำตาล ในกระบวนการการผลิตน้ำตาล ซูโครสจะถูกเปลี่ยนไปเป็นฟรุกโทสและกลูโคส ส่งผลทำให้คุณภาพของน้ำตาลลดลง ดังนั้น ในงานวิจัยนี้ จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาอุปกรณ์ตรวจวัดแบบกระดาษ สำหรับตรวจวัดซูโครส ฟรุกโทส และกลูโคส โดยใช้เอนไซม์ที่มีความเฉพาะเจาะจงต่อซูโครส ฟรุกโทส และกลูโคส ได้ผลิตภัณฑ์เป็นสีต่าง ๆ สีน้ำตาล สำหรับตรวจวัดซูโครส สีฟ้าสำหรับตรวจวัดฟรุกโทส และสีชมพูสำหรับตรวจวัดกลูโคส วัดค่าความเข้มสี ด้วยโปรแกรมอิมเมจ เจ ขั้นแรกสร้างอุปกรณ์ตรวจวัดแบบกระดาษโดยใช้วิธีการพิมพ์แบบสกรีนด้วยพอลิเมอร์ ศึกษาหาสภาวะที่เหมาะสมและประสิทธิภาพของอุปกรณ์ตรวจวัดแบบกระดาษ สำหรับตรวจวัดซูโครส ฟรุกโทส และกลูโคส ผลการทดลองพบว่าอุปกรณ์ตรวจวัดแบบกระดาษสำหรับตรวจวัดซูโครส ฟรุกโทสและกลูโคส มีความเที่ยง ความถูกต้อง และความจ้าเพาะเจาะจงสูง มีช่วงความเป็นเส้นตรงสำหรับซูโครส 1 - 25 มิลลิโมลาร์ ฟรุกโทส 2 - 20 มิลลิโมลาร์ และกลูโคส 0.5 - 10 มิลลิโมลาร์ ขีดจำกัดในการตรวจพบซูโครส ฟรุกโทส และกลูโคส เท่ากับ 0.9 0.8 และ 0.4 มิลลิโมลาร์ ตามลำดับ มีขีดจำกัดในการตรวจพบเชิงปริมาณสำหรับซูโครส 2.9 มิลลิโมลาร์ ฟรุกโทส 2.6 มิลลิโมลาร์ และกลูโคส 1.2 มิลลิโมลาร์ สุดท้ายนำอุปกรณ์ตรวจวัดแบบกระดาษไปตรวจวัดซูโครส ฟรุกโทส และกลูโคส ในตัวอย่าง น้ำตาลทราย และน้ำอ้อย โดยเปรียบเทียบกับวิธีทางโครมาโทกราฟี พบว่าวิธีทั้งสองไม่มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญที่ระดับความเชื่อมั่น 95% วิธีวิเคราะห์ที่พัฒนาขึ้นเพื่อตรวจวัดหาปริมาณซูโครส ฟรุกโทส และกลูโคส มีข้อดีเช่น เป็นวิธีที่ง่ายต่อการใช้ง่าย รวดเร็ว และราคาถูก

Sugar factories have encountered problems with the quality of sugar. During the sugar production process, sucrose can be converted to fructose and glucose, resulting in reduced quality in manufactured sugar. Therefore, the objective of this research was to develop a paper-based analytical device for detection of sucrose, fructose and glucose using specific enzymes for sucrose, fructose and glucose. Different colored detection products were obtained: brown for sucrose, blue for fructose and pink for glucose. The color intensity was measured with the Image J program. In the first step, a paper-based analytical device was fabricated using polymer screen-printing method. The optimum conditions and the performances of a paper-based analytical device for detection of sucrose, fructose and glucose were investigated. The results were found that a paper-based analytical device for detection of sucrose, fructose and glucose provided high precision, accuracy and specificity. The linear ranges for detections were 1 - 25 mM for sucrose, 2 - 20 mM for fructose and 0.5 - 10 mM for glucose. The limit of detections of sucrose, fructose and glucose were 0.9 mM, 0.8 mM and 0.4 mM, respectively. The limit of quantitative detections were 2.9 mM for sucrose, 2.6 mM for fructose and 1.2 mM for glucose. Finally, the paper-based analytical device was applied for detection of sucrose, fructose and glucose in sugar and sugarcane samples by comparing with the chromatography method. Both methods showed no significant difference at the 95% confidence level. The developed method for detections of sucrose, fructose and glucose has advantages that are simple to use, fast and cost-efficient.

Sugar factories have encountered problems with the quality of sugar. During the sugar production process, sucrose can be converted to fructose and glucose, resulting in reduced quality in manufactured sugar. Therefore, the objective of this research was to develop a paper-based analytical device for detection of sucrose, fructose and glucose using specific enzymes for sucrose, fructose and glucose. Different colored detection products were obtained: brown for sucrose, blue for fructose and pink for glucose. The color intensity was measured with the Image J program. In the first step, a paper-based analytical device was fabricated using polymer screen-printing method. The optimum conditions and the performances of a paper-based analytical device for detection of sucrose, fructose and glucose were investigated. The results were found that a paper-based analytical device for detection of sucrose, fructose and glucose provided high precision, accuracy and specificity. The linear ranges for detections were 1 - 25 mM for sucrose, 2 - 20 mM for fructose and 0.5 - 10 mM for glucose. The limit of detections of sucrose, fructose and glucose were 0.9 mM, 0.8 mM and 0.4 mM, respectively. The limit of quantitative detections were 2.9 mM for sucrose, 2.6 mM for fructose and 1.2 mM for glucose. Finally, the paper-based analytical device was applied for detection of sucrose, fructose and glucose in sugar and sugarcane samples by comparing with the chromatography method. Both methods showed no significant difference at the 95% confidence level. The developed method for detections of sucrose, fructose and glucose has advantages that are simple to use, fast and cost-efficient.