ระบบหุ่นยนต์อัตโนมัติสำหรับปรุงอาหารและตรวจวัดกลิ่นรสอาหารด้วยเครือข่ายตัวรับรู้อัจฉริยะและปัญญาประดิษฐ์เพื่อยกระดับมาตรฐานอุตสาหกรรมอาหารไทย

บทคัดย่อ

<p class="MsoNormal" style="margin-bottom:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align: justify;text-justify:inter-cluster;text-indent:18.5pt;line-height:normal"><span lang="TH">โครงการวิจัยนี้มุ่งพัฒนานวัตกรรมใหม่ที่บูรณาการเทคโนโลยีด้านปัญญาประดิษฐ์และระบบอัตโนมัติเข้ากับการตรวจวัดรสชาติของอาหารโดยใช้อุปกรณ์ตรวจวัดและเซ็นเซอร์ที่สามารถตอบสนองต่อสารเคมีสำคัญในกลิ่นและรสชาติ จากข้อมูลจากอุปกรณ์ตรวจวัดและเซ็นเซอร์ นำมาใช้เพื่อพัฒนาระบบเครื่องจักรอัตโนมัติที่สามารถปรุงอาหารและชี้วัดกลิ่นรสได้อย่างแม่นยำ ผลลัพธ์หลักของโครงการนี้คือการสร้างหุ่นยนต์ที่สามารถปรุงอาหารไทย เช่นต้มยำน้ำใสได้ตามมาตรฐานรสชาติที่ต้องการ โดยการควบคุมจากระบบเซ็นเซอร์และระบบควบคุมที่ให้ข้อมูลผ่านการตอบสนองแบบเรียลไทม์ เทคโนโลยีนี้มีศักยภาพในการยกระดับมูลค่าของอาหารในประเทศไทย สนับสนุนการเติบโตของอุตสาหกรรมอาหาร และส่งเสริมการพัฒนาเศรษฐกิจและคุณภาพชีวิต นอกจากนี้ ยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้เพื่อการเตรียมอาหารเฉพาะโรคหรือลดการปนเปื้อน และ เพิ่มความปลอดภัย นวัตกรมจากงานวิจัยดังกล่าว สามารถนำไปต่อยอด ทำให้ประเทศไทยมีโอกาสยกระดับมูลค่าของอาหารในไทยให้เพิ่มมากยิ่งขึ้น สร้างโอกาสในการเติบโตของอุตสาหกรรมทางด้านอาหาร และการแพทย์แบบก้าวกระโดดในประเทศไทย </span><o:p></o:p></p> <p class="MsoNormal" style="margin-bottom:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align: justify;text-justify:inter-cluster;text-indent:36.0pt;line-height:normal"><span lang="TH">สำหรับการผลิตจมูกอิเล็กทรอนิกส์สำหรับการวัดกลิ่นของต้มยำกุ้งจะอาศัยชุดของเซนเซอร์แบบไฟฟ้าเคมี รวมถึงเซนเซอร์วัดอุณหภูมิและความชื้น โดยใช้การประมวลผลต่างๆผ่าน</span> machine learning<span lang="TH"> ที่เรียกว่า </span>Support Vector Machines<span lang="TH"> ในการจดจำข้อมูล แยกแยะ รวมถึงการบ่งบอกค่าความเหมือนความต่างของกลิ่น จากผลการทดลองสรุปได้ว่าเครื่องจมูกอิเล็กทรอนิกส์สามารถแยกแยะกลิ่นต้มยำกุ้งต่างๆได้เป็นอย่างดี โดยเฉพาะเมื่อส่วนผสมหรือกลิ่นมีความแตกต่างกันมากๆ เช่น การใส่กะทิและไม่ใส่กะทิเป็นต้น สำหรับการเปรียบเทียบกลิ่นของต้มยำกุ้งระหว่างเชฟปรุง (มนุษย์ปรุง) กับ หุ่นยนต์ปรุงได้ ผลที่ได้จากการเปรียบเทียบแสดงให้เห็นว่าต้มยำกุ้งที่หุ่นยนต์ปรุงขึ้นนั้น มีความใกล้เคียงกับที่มนุษย์ปรุงมากกว่า 83% โดยอุณหภูมิมีปัจจัยต่อการแยกแยะกลิ่น ที่อุณหภูมิสูง </span>(&gt; 50 ?C) <span lang="TH">จมูกอิเล็กทรอนิกส์จะให้ผลการทดลองที่แม่นยำกว่าที่อุณหภูมิห้อง เนื่องจากที่อุณหภูมิสูงจะช่วยการก่อกำเนิดไอระเหยต่างๆที่มีปริมาณมากขึ้นของสารตัวอย่างที่นำมาทดสอบ</span><o:p></o:p></p> <p class="MsoNormal" style="margin-bottom:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align: justify;text-justify:inter-cluster;text-indent:18.5pt;line-height:normal"><span lang="TH">ต้มยำกุ้งน้ำใสสูตรที่ใช้ในงานวิจัยนี้อ้างอิงจากหนังสือ </span>Thai Delicious <span lang="TH">ศาสตร์แห่งรสชาติอาหารไทย ซึ่งเป็นสูตรที่สำนักงานนวัตกรรมแห่งชาติ (องค์การมหาชน) เผยแพร่เพื่อใช้เป็นมาตรฐานรสชาติอาหารไทย โดยในงานวิจัยมีการเปลี่ยนจากการใช้กุ้งแม่น้ำเป็นกุ้งขาว และปรับลดปริมาณน้ำปลาลงเล็กน้อย จากการประเมินทางประสาทสัมผัสด้วยวิธี </span>9-point hedonic <span lang="TH">โดยผู้บริโภคจำนวน </span>54 <span lang="TH">คน พบว่าต้มยำกุ้งน้ำใสสูตรดังกล่าวมีคะแนนความชอบโดยรวม </span>7.65 ? 0.85 <span lang="TH">ความชอบด้านลักษณะปรากฏ </span>7.50 ? 0.86 <span lang="TH">ความชอบด้านกลิ่น </span>7.31 ? 1.19 <span lang="TH">และความชอบด้านกลิ่นรส </span>7.37 ? 1.01 <span lang="TH">และการประเมินทางประสาทสัมผัสด้วยวิธี </span>5-point just about right <span lang="TH">พบว่าต้มยำกุ้งนำใสนี้มีรสหวาน รสอูมามิ และรสเค็มอยู่ในระดับพอดีคิดเป็นร้อยละ </span>77.8 77.8 <span lang="TH">และ </span>64.8 <span lang="TH">ตามลำดับ ในขณะที่ร้อยละ </span>72.2 <span lang="TH">ของผู้บริโภคมีความเห็นว่ารสเปรี้ยวและความเผ็ดอยู่ในระดับพอดีถึงค่อนข้างน้อย เมื่อวิเคราะห์โพรไฟล์ของสารระเหยให้กลิ่นในต้มยำกุ้งน้ำใสที่ปรุงโดยระบบหุ่นยนต์อัตโนมัติเทียบกับที่ปรุงโดยมนุษย์ ด้วยเทคนิค </span>headspace-solid phase microextraction <span lang="TH">ร่วมกับ </span>gas chromatography-mass spectrometry <span lang="TH">พบว่าไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ โดยตรวจพบสารระเหยให้กลิ่นทั้งสิ้น </span>59 <span lang="TH">ชนิด ซึ่งส่วนใหญ่เป็นสารให้กลิ่นสำคัญของต้มยำและในส่วนผสมที่เคยมีการศึกษามาก่อน และมี </span>citral (geranial <span lang="TH">และ </span>neral), <i>D</i>-limonene, citronellal, geraniol, 1,8-cineole, beta-bisabolene, linalool, gamma-terpinene, terpinene-4-ol <span lang="TH">และ </span>citronellol <span lang="TH">เป็นสารระเหยให้กลิ่นที่มีปริมาณสูงสุด ผลวิเคราะห์ทางเคมีนี้สอดคล้องกับผลการประเมินทางประสาทสัมผัสเชิงพรรณนาด้านกลิ่นรสจำนวน </span>21 <span lang="TH">ด้าน โดยผู้ทดสอบที่ผ่านการฝึกฝนจำนวน </span>11 <span lang="TH">คน ที่ไม่พบความแตกต่างทางสถิติระหว่างตัวอย่างต้มยำกุ้งน้ำใสทั้งสอง</span><o:p></o:p></p> <p class="MsoNormal" style="margin-bottom:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align: justify;text-justify:inter-cluster;text-indent:18.5pt;line-height:normal"><span lang="TH">สำหรับการผลิตเซนเซอร์เพื่อใช้ในการตรวจจับสารบ่งชี้รสชาติ ได้มีการศึกษาเซ็นเซอร์วัดรสหวาน ซึ่งตรวจจับกลูโคส เซ็นเซอร์วัดความเผ็ด ซึ่งตรวจจับแคปไซซิน เซ็นเซอร์วัดรสอูมามิ ซึ่งตรวจจับกลูตาเมต และเซ็นเซอร์วัดรสอูเปรี้ยว ซึ่งตรวจจับกรดซิตริก โดยการเปรียบเทียบการตอบสนองของสารบ่งชี้รสชาติแสดงให้เห็นว่าเซ็นเซอร์วัดรสหวานมีช่วงการตอบสนองที่ 10 ถึง 8,000 ไมโครโมลาร์ โดยมีค่าความว่องไวสูงที่ 1</span>,<span lang="TH">581 ไมโครแอมแปร์ต่อมิลลิโมลาร์ ตารางเซนติเมตร และขีดจำกัดการตรวจวัด 11.38 ไมโครโมลาร์ ขณะที่เซ็นเซอร์วัดรสเผ็ดตอบสนองต่อแคปไซซินในช่วง 0.2 ถึง 20 ไมโครโมลาร์ มีค่าความว่องไวสูงสุดที่ </span>435 <span lang="TH">ไมโครแอมแปร์ต่อมิลลิโมลาร์ ตารางเซนติเมตร มีขีดจำกัดการตรวจวัดที่ 0.005 ไมโครโมลาร์ สำหรับเซ็นเซอร์วัดรสอูมามิตอบสนองต่อกลูตาเมตในช่วง 0.1 ถึง 10 มิลลิโมลาร์ โดยมีความว่องไวสูงสุดที่ </span>250 <span lang="TH">ไมโครแอมแปร์ต่อมิลลิโมลาร์ ตารางเซนติเมตรและขีดจำกัดการตรวจวัดที่ 11.59 ไมโครโมลาร์ ส่วนเซ็นเซอร์วัดรสเปรี้ยวตอบสนองต่อกรดซิตริกในช่วง 1 ถึง 10 มิลลิโมลาร์ มีความว่องไวที่ </span>138 <span lang="TH">ไมโครแอมแปร์ต่อมิลลิโมลาร์ ตารางเซนติเมตรและขีดจำกัดการตรวจวัดที่ 27 ไมโครโมลาร์ โดยเมื่อใช้เซนเซอร์เหล่านี้วัดสารบ่งชี้รสชาติในต้มยำกุ้งน้ำใส พบว่ามีการตอบสนองที่ดีต่อสารบ่งชี้รสชาติ</span><o:p></o:p></p> <p class="MsoNormal" style="margin-bottom:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align: justify;text-justify:inter-cluster;text-indent:18.5pt;line-height:normal"><span lang="TH">สําหรับตรวจวัดซูโครสซึ่งเป็นตัวแทนของสารให้ความหวานแบบโดยไม่ใช้เอนไซม์ โดยทําการดัดแปลงขั้วไฟฟ้าทํางานด้วยตัวเร่งปฏิกิริยาอุรุชิบาระนิกเกิล-คอปเปอร์ บนขั้วไฟฟ้าชนิดคาร์บอนพิมพ์สกรีน เนื่องจากสมบัติความเป็นรูพรุนและเป็นสารกึ่งตัวนําชนิด </span>p (p-type) <span lang="TH">ส่งผลให้สามารถเพิ่มกิจกรรมการเร่งปฏิกิริยา และการตรวจจับแบบเฉพาะเจาะจง นอกจากนี้ยังทําการดัดแปลงขั้วไฟฟ้าด้วยท่อนาโนคาร์บอน ผนังหลายชั้นและเอทิลีนไวนิลอะซิเตด เพื่อเพิ่มสมบัติด้านการนําไฟฟ้าและการยึดติด จากนั้นทําการทดสอบสมบัติตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยเทคนิคการเรืองรังสีเอกซ์ (</span>XRF) <span lang="TH">เทคนิคการเลี้ยวเบนของ รังสีเอกซ์ (</span>XRD) <span lang="TH">และ เทคนิคกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน (</span>TEM) <span lang="TH">และทําการวัดการตอบสนองทางเคมีไฟฟ้าด้วยเทคนิคไซคลิกโวลแทรมเมทรี (</span>CV) <span lang="TH">และ เทคนิคโครโนแอมเพอโรเมทรี (</span>i-t) <span lang="TH">พบว่า </span>Ni60Cu40/MWCNTs/SPCEs <span lang="TH">สามารถวัดการตอบสนองต่อซูโครสได้ โดยมีช่วงความเป็นเส้นตรงที่กว้างตั้งแต่ </span>10 <span lang="TH">ถึง </span>1,000 <span lang="TH">ไมโครโมลาร์ มีค่าความว่องไวเท่ากับ </span>1,581.033 <span lang="TH">ไมโครแอมแปร์ต่อมิลลิโมลาร์ ตารางเซนติเมตร (</span>R² = 0.9916) <span lang="TH">และมีขีดจํากัดการวัดเท่ากับ </span>11.38 <span lang="TH">ไมโครโมลาร์ นอกจากนี้ยังมีความสามารถในการตรวจจับแบบ เฉพาะเจาะจงที่สูง และมีเสถียรภาพที่ดี รวมถึงยังสามารถใช้งานตรวจจับซูโครสในตัวอย่างจริงได้</span><o:p></o:p></p> <p class="MsoNormal" style="margin-bottom:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align: justify;text-justify:inter-cluster;text-indent:18.5pt;line-height:normal"><span lang="TH">สำหรับการตรวจวัดความเผ็ด จะทำการตรวจวัดสารแคปไซซินซึ่งเป็นสารให้ความเผ็ดที่พบในพริก โดยใช้ขั้วไฟฟ้าสกรีนปริ้นที่ทำการปรับปรุงพื้นผิวของขั้วไฟฟ้าด้วยดีบุกและรีดิวซ์กราฟีนออกไซต์ ความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาของดีบุกและรีดิวซ์กราฟีนออกไซต์ของปฏิกิริยาออกซิเดชันของแคปไซซินถูกตรวจวัดด้วยเทคนิคไซคลิกโวลแทมเมทรี และโครโนแอมเพอโรเมทรี จากนั้นทำการตรวจสอบลักษณะพื้นผิวของอิเล็กโทรดด้วยเทคนิคกล้องจุลทรรศน์แบบส่องกราด </span>(SEM) <span lang="TH">และส่องผ่าน </span>(TEM)<span lang="TH"> และยืนยันธาตุที่มีอยู่ในตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยเทคนิค </span>X-ray <span lang="TH">โฟโตอิเล็กตรอนสเปกโทคสโกปี </span>(XPS)<span lang="TH"> และเทคนิค </span>EDX <span lang="TH">ขั้วไฟฟ้าที่ผ่านการปรับปรุงด้วยดีบุกและกราฟีนสามารถตรวจวัดสารแคปไซซินได้ถึงระดับ</span> 0.2 <span lang="TH">ไมโครโมลาร์ และสามารถนำขั้วไฟฟ้าที่เตรียมได้ไปใช้ในการตรวจวัดหาปริมาณแคปไซซินในต้มยำกุ้งเพื่อตรวจวัดความเผ็ด </span><o:p></o:p></p>

คำสำคัญ