การต้านทานรังสีของจุลินทรีย์ในอาหาร

การถนอมอาหารให้สามารถเก็บไว้ได้นาน อาศัยหลักการทำให้จำนวนจุลินทรีย์ที่ทำให้อาหารเน่าเสียลดลง เพื่อยืดอายุการเก็บอาหารให้นานขึ้น การฉายรังสีอาหารก็เป็นกระบวนการหนึ่ง ที่ทำให้จุลินทรีย์ที่ทำให้อาหารเน่าเสียนั้นลดลง รวมถึงช่วยกำจัดจุลินทรีย์ก่อโรค ที่ปนเปื้อนในอาหารด้วย รังสีมีผลต่อการทำลายเซลล์ของจุลินทรีย์ในอาหารได้ ทั้งทางตรงและทางอ้อม ทางตรงโดยการที่รังสีไปทำลายการทำงานของเซลล์จุลินทรีย์ จนเซลล์ตายได้ ส่วนทางอ้อม โดยรังสีทำให้มีการแตกตัว และแยกสลายของน้ำ ที่เป็นองค์ประกอบของเซลล์ หรืออาหารเลี้ยงเชื้อจุลินทรีย์ แล้วเกิดปฏิกิริยาทำให้เซลล์จุลินทรีย์ตาย หรือบาดเจ็บได้ การใช้รังสีลดจำนวนจุลินทรีย์ในอาหาร มีปัจจัยหลายอย่างที่ต้องคำนึงถึง เพราะจุลินทรีย์ต่างชนิดกันและในอาหารต่างชนิดกัน มีความต้านทานต่อรังสีที่ต่างกัน การกำหนดปริมาณรังสีที่ใช้กับอาหาร จึงต้องให้เหมาะสมกับชนิดและปริมาณจุลินทรีย์ที่ปนเปื้อนในอาหารนั้น สำหรับมาตรฐานอาหารฉายรังสีของประเทศไทยโดยกระทรวงสาธารณสุข ฉบับที่ 297 พ.ศ. 2549¹ กำหนดว่า อาหารฉายรังสีต้องได้รับปริมาณรังสีดูดกลืนสูงสุดโดยรวมไม่เกิน 10 กิโลเกรย์ ซึ่งก็เป็นปริมาณรังสีที่ไม่สามารถทำลายเชื้อจุลินทรีย์ในอาหารให้หมดไปโดยสิ้นเชิง อีกทั้งการกำหนดปริมาณรังสี เพื่อลดจุลินทรีย์ในอาหาร ไม่จำเป็นต้องใช้ปริมาณรังสีสูงสุดถึง 10 กิโลเกรย์ในอาหารทุก ๆ ชนิด แต่ต้องคำนึงถึงปริมาณรังสีต่ำสุด ให้เหมาะสมกับอาหารแต่ละชนิด ซึ่งก็แล้วแต่วัตถุประสงค์ของการฉายรังสี เช่น ฉายรังสีปริมาณรังสี 6 กิโลเกรย์ในพริกป่น พริกไทย ก็สามารถลดจุลินทรีย์ก่อโรคลงได้หมด² ฉะนั้นการฉายรังสีอาหาร จึงต้องมีหลักเกณฑ์ในการคำนวณปริมาณรังสี เพื่อให้ลดปริมาณจุลินทรีย์ลงให้ได้ตามวัตถุประสงค์ โดยจะคำนึงถึงจุลินทรีย์ก่อโรค ที่มักปนเปื้อนในอาหารนั้น ๆ เป็นเกณฑ์ในการฉายรังสีอาหาร เช่น เนื้อไก่ที่อาจมีเชื้อแบคทีเรียซัลโมเนลลาปนเปื้อน ก็มักใช้เชื้อซัลโมเนลลานี้ เป็นเชื้อเป้าหมายในการฉายรังสีเพื่อทำลายให้หมดไป ซึ่งเราก็จะต้องหาว่าเชื้อจุลินทรีย์นี้มีความต้านทานต่อรังสีมากน้อยเพียงใดก่อน จึงจะไปคำนวณหาปริมาณรังสีที่จะใช้กับอาหารที่ปนเปื้อนด้วยเชื้อจุลินทรีย์นี้

ในทางปฏิบัติ ความต้านทานต่อรังสีของจุลินทรีย์ ทำได้โดยมีการทดลองในห้องปฏิบัติการ โดยนำเชื้อจุลินทรีย์ที่ต้องการหาความต้านทานรังสี มาใส่ในอาหารเลี้ยงเชื้อ หรืออาหารที่เราต้องการฉายรังสี ด้วยความเข้มข้นของจุลินทรีย์เริ่มต้นที่เราเตรียมไว้ แล้วนำอาหารเลี้ยงเชื้อหรืออาหารนั้น ไปฉายรังสีที่ปริมาณรังสีต่าง ๆ ทำการตรวจหาปริมาณเชื้อจุลินทรีย์ในอาหารที่ฉายรังสี ในแต่ละปริมาณรังสีนั้น ๆ แล้วนำมาเขียนกราฟความสัมพันธ์ของค่าที่เรียกว่า D₁₀ ดังนี้³

ถ้าเดิมมีจุลินทรีย์ 1 แสนเซลล์ ปริมาณรังสีที่ทำให้ลดจุลินทรีย์ลงเหลือ 1 หมื่นเซลล์ หรือลดลง 90% (เหลือรอด 10%) ซึ่งเท่ากับลดลง 1 Log cycle ของจำนวนจุลินทรีย์ นั่นคือปริมาณรังสีที่เรียกว่า D₁₀ ของจุลินทรีย์นั้น เช่น ค่า D₁₀ ของเชื้อซัลโมเนลลาเท่ากับ 0.2 กิโลเกรย์ หมายถึง ต้องใช้ปริมาณรังสี 0.2 กิโลเกรย์ ในการลดจำนวนเชื้อซัลโมเนลลานี้ลงจากเดิม 90% หรือถ้ามีจำนวนเชื้อเริ่มต้น 10³ เซลล์ก็จะลดจำนวนลงเหลือ 10² เซลล์ เป็นต้น เมื่อเราทราบ D₁₀ ของเชื้อจุลินทรีย์แต่ละชนิด เราก็สามารถกำหนดว่าเราจะฉายรังสีปริมาณทั้งหมดเท่าไรในการลดจุลินทรีย์นั้น ๆ ให้ลงมาเหลือปริมาณจุลินทรีย์ที่เราต้องการ หรือสามารถกำหนดปริมาณรังสีในการกำจัดจุลินทรีย์ก่อโรคในอาหารให้หมดไปได้

ทั้งนี้อาหารที่จะนำมาฉายรังสีก็ไม่ควรมีจุลินทรีย์โดยรวมหรือจุลินทรีย์ก่อโรคปนเปื้อนสูงเกินกว่า 10⁶-10⁷ เซลล์ต่อหน่วยปริมาณอาหารตามข้อกำหนดของหลักเกณฑ์ว่าด้วยสุขลักษณะที่ดีของการฉายรังสีอาหาร ในทางปฏิบัติของการทดลองหา D₁₀ จึงมักใช้การเติมเชื้อเริ่มต้นประมาณ 10⁶ เซลล์ต่อหน่วยปริมาณอาหาร และการจะฉายรังสีให้ลดจำนวนเชื้อลงให้เหลือน้อยกว่า 1 เซลล์ หรือลดลง 7 Log cycles เรียกว่า 7-D concept หรือใช้ปริมาณรังสี 7 เท่าของ D₁₀ นั่นเอง

การจะหาว่าเชื้อจุลินทรีย์มีความต้านทานต่อรังสีมากน้อยเพียงใด หรือหาD₁₀ ของเชื้อจุลินทรีย์ มีปัจจัยต่าง ๆ ที่มีส่วนเกี่ยวข้องดังนี้

1. ชนิดของรังสีและปริมาณรังสี
2. ชนิดและสายพันธุ์ของแบคทีเรีย
3. ความเข้มข้นของจำนวนแบคทีเรีย
4. องค์ประกอบทางเคมีของอาหารเลี้ยงเชื้อ
5. สภาวะทางฟิสิกส์ของอาหารเลี้ยงเชื้อ
6. สภาพการเก็บเชื้อหลังการฉายรังสี

D₁₀ ของแบคทีเรียต่างพันธุ์ต่างชนิดในอาหารแบบต่าง ๆ 3

จุลินทรีย์ต่างพันธุ์ต่างชนิดกันในอาหารต่างประเภทกันก็มี D₁₀ที่แตกต่างกันออกไป จุลินทรีย์ที่มี D₁₀ สูงแสดงว่ามีความต้านทานต่อรังสีมาก

จากตารางจะเห็นว่าเชื้อแบคทีเรียชนิดเดียวกัน สายพันธุ์เดียวกัน แต่เลี้ยงในอาหารเลี้ยงเชื้อต่างชนิดกันก็มี D₁₀ ที่ต่างกัน โดยในอาหารแห้งต้องใช้รังสีสูงกว่า เชื้อแบคทีเรียชนิดเดียวกัน แม้เลี้ยงในอาหารเลี้ยงเชื้อเดียวกัน แต่มีความต่างสายพันธุ์กันก็มี D₁₀ ที่ต่างกัน

อาหารเลี้ยงเชื้อที่มีองค์ประกอบของอาหารซับซ้อนกว่าก็จะทำให้เชื้อมีความต้านทานต่อรังสีสูงกว่า  และเชื้อที่มีสปอร์ เช่น Bacillus subtilis ก็จะมีความต้านทานต่อรังสีสูงกว่าเชื้อที่ไม่มีสปอร์ เช่น Salmonella หรือ Pseudomonas

นอกจากนี้แบคทีเรียชนิดแกรมบวก (gram+) ต้านทานต่อรังสีได้มากกว่าชนิดแกรมลบ (gram -) และพวกที่มีรูปร่างกลม (cocci) ต้านทานรังสีได้มากกว่าพวกมีรูปร่างเป็นแท่ง (rod) ส่วนสถานะของอาหาร และลักษณะการบรรจุของอาหาร ก็มีผลต่อการต้านทานรังสีของจุลินทรีย์ เช่น อาหารแช่แข็งหรืออาหารที่บรรจุแบบสุญญากาศ ต้องใช้รังสีในการทำลายจุลินทรีย์มากกว่าอาหารสด หรืออาหารที่บรรจุแบบมีอากาศผ่านได้

เอกสารอ้างอิง

1. กระทรวงสาธารณสุข, 2549. ประกาศสำนักงานคณะกรรมการอาหารและยา เรื่อง คำชี้แจงประกาศกระทรวงสาธารณสุข (ฉบับที่ 297) พ.ศ. 2549 เรื่อง อาหารฉายรังสี. นนทบุรี.
2. จินตนา บุนนาคและคณะ, 2534. การปรับปรุงคุณภาพทางจุลินทรีย์ของพริกแห้งและพริกไทยด้วยรังสีแกมมา. รายงานวิชาการประจำปี 2534 สำนักงานพลังงานปรมาณูเพื่อสันติ. (พปส-3-11) กรุงเทพฯ
3. IAEA, 1982. Training Manual on Food Irradiation Technology and Techniques. Second edition. Technical Report Series No.114. Vienna, Austria.