การเก็บรักษาที่อุณหภูมิต่ำชักนำกลิ่นผิดปกติผ่านทางวิถี LOX ในผลมะพร้าวอ่อน

การเก็บรักษาที่อุณหภูมิต่ำชักนำกลิ่นผิดปกติผ่านทางวิถี LOX ในผลมะพร้าวอ่อน


โดย … เกรียงไกร มีถาวร และ จริงแท้ ศิริพานิช
คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน

มะพร้าวอ่อน เป็นที่นิยมมากขึ้นในปัจจุบันเนื่องจากน้ำมะพร้าวมีคุณค่าทางอาหารและเป็นเครื่องดื่มที่อุดมด้วยน้ำตาล เกลือแร่ วิตามิน B และ C การส่งออกมะพร้าวอ่อนในรูปแบบผลควั่นของประเทศไทยมีมูลค่าเพิ่มขึ้นมากในช่วงที่ผ่านมา ในปี 2560 มะพร้าวอ่อนมีมูลค่าการส่งออกมากกว่า 1,900 ล้านบาท แต่ในระหว่างการขนส่งและการเก็บรักษาที่อุณหภูมิต่ำกลิ่นหอมมักหายไปและมีกลิ่นผิดปกติปรากฏขึ้น คาดว่ากลิ่นผิดปกตินี้เป็นผลมาจาก lipid oxidation เนื่องจากเนื้อมะพร้าวมีองค์ประกอบเป็นไขมันสูงหากสามารถพิสูจน์ทราบให้เข้าใจกลไกการเกิดกลิ่นผิดปกติในระหว่างการเก็บรักษาผลมะพร้าว จะสามารถจัดการป้องกันหรือควบคุมกลิ่นผิดปกติในมะพร้าวอ่อน และสามารถยืดอายุการเก็บรักษาเพื่อขยายตลาดการส่งออกไปยังตลาดที่ต้องใช้ระยะเวลาขนส่งยาวนานขึ้นได้

เก็บเกี่ยวมะพร้าวอ่อนอายุเนื้อสองชั้น (ประมาณ 7 เดือน หลังดอกบาน) แล้วเก็บรักษาที่อุณหภูมิ 25ºC และที่ 4ºC เก็บตัวอย่างเนื้อมะพร้าวทุก 3 วัน จนครบ 15 วันๆละ 5 ซ้ำ ซ้ำละ 1 ผล จำนวน 100 กรัม แล้วแช่แข็งด้วยไนโตรเจนเหลว จากนั้นแบ่งตัวอย่างเป็น 2 กลุ่มเท่าๆกัน ครึ่งหนึ่งเก็บรักษาไว้ที่ –80ºC เพื่อวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมี อีกครึ่งนำไปผ่านกระบวนการ freeze dried เพื่อวิเคราะห์กิจกรรม ของเอนไซม์ และการแสดงออกของยีนในกระบวนการ lipid oxidation ในเนื้อมะพร้าว

อุณหภูมิต่ำชักนำกลิ่นกลิ่นผิดปกติในผลมะพร้าวอ่อน

หลังจากเก็บรักษาเป็นเวลา 6 วัน พบว่ากลิ่นผิดปกติสูงขึ้นเมื่อเก็บรักษาที่อุณหภูมิ 4ºC มากกว่าที่ 25ºC (ภาพที่ 1A) จากการประเมินด้วยผู้ทดสอบพบว่ากลิ่นผิดปกติมีลักษณะคล้ายกับกลิ่น fatty หรือ oily และจากการประเมินลักษณะกลิ่นของผลมะพร้าวอ่อนที่อุณหภูมิ 4 และ 25ºC ในระยะเวลาเก็บรักษาตั้งแต่ก่อนการเก็บรักษาจนถึงเก็บรักษานาน 15 วันด้วย E-nose และใช้การวิเคราะห์ข้อมูลด้วย discriminant function analysis (DFA) พบความแตกต่างของกลิ่นในมะพร้าวอ่อนที่เก็บรักษาที่ 4ºC ซึ่งอยู่บนพื้นที่ด้านลบของแกน x ขณะที่ผลมะพร้าวที่เก็บรักษาที่ 25ºC จะอยู่บนพื้นที่ด้านบวกของแกน x (ภาพที่ 1B) จากข้อมูลเหล่านี้แสดงให้เห็นว่ากลิ่นและสารประกอบที่ให้กลิ่นในผลมะพร้าวที่เก็บรักษาที่อุณหภูมิ 4 และ 25ºC นั้นแตกต่างกันอย่างชัดเจน

ภาพที่ 1 ลักษณะกลิ่นผิดปกติของเนื้อมะพร้าวอ่อนภายหลังการเก็บรักษาทั้งผลที่ 4 และ 25°C เป็นเวลา 15 วัน(A)และ Aroma profile ของมะพร้าวอ่อนที่วิเคราะห์ด้วย electronic node (E-nose)(B)

ชนิดสารประกอบที่เกี่ยวข้องกับกลิ่นผิดปกติจากการเก็บรักษาที่อุณหภูมิต่ำ

พบสารประกอบที่ให้กลิ่นทั้งหมด 45 ชนิดในเนื้อมะพร้าวจากการใช้ partial least squares-discriminant analysis (PLS-DA)วิเคราะห์เพื่อแยกความแตกต่างของสารประกอบที่ให้กลิ่นของผลมะพร้าวที่ 4 และ 25ºC แล้วใช้ค่า loading จาก 2 ลำดับแรกสร้าง PLS-DA score-plot model พบความแตกต่างของสารประกอบจากผลมะพร้าวที่ 4 และ 25ºC (ภาพที่2A)

Variable importance in projection (VIP) ถูกใช้เพื่อประเมินความสำคัญของขององค์ประกอบต่างๆที่วิเคราะห์ด้วย PLS-DA เมื่อมีค่าเกิน 1 (Gao et al., 2018) และในการทดลองนี้ใช้ค่า VIP เพื่อประเมินสารประกอบที่แตกต่างกันเมื่อเก็บรักษาที่ 4 และ 25ºC พบสารประกอบที่ให้กลิ่นทั้งหมด 9 ชนิดที่มีค่า VIP มากกว่า 1 (ภาพที่ 2B) และ 1-octanol มีค่ามากที่สุดคือ 2.16 ในสารประกอบ 9 ชนิดนี้ 6 ชนิดมีความสัมพันธ์กับกลิ่นผิดปกติมากประกอบไปด้วย nonanal 1-octanol benzaldehyde pyrazine 3-ethyl-2,5-dimethyl decane และ 1-heptanol (ตารางที่ 1)จากสารประกอบทั้ง 6 ชนิดที่มีความสัมพันธ์กับกลิ่นผิดปกติมากนั้นมีสารประกอบ 4ชนิดคือ nonanal 1-octanol benzaldehyde และ 1-heptanol ที่มีกลิ่นคล้ายกับกลิ่นเหม็นหืนในผลมะพร้าวอ่อนที่เก็บรักษาที่อุณหภูมิต่ำและมีหลักฐานที่ยืนยันได้ว่าสารประกอบเหล่านี้เกิดจากการออกซิเดชั่นของไขมันผ่านทาง lipoxygenase (LOX) pathway (RoyChowdhury et al., 2016; Jeon et al., 2008) ส่วน pyrazine 3-ethyl-2,5-dimethyl และ decane นั้นไม่ทราบที่มาแน่ชัดว่าเกิดขึ้นมาได้อย่างไร

ภาพที่ 2 PLS-DA score plot (A) ของคะแนนกลิ่นผิดปกติและชนิดสารประกอบทั้งหมด ในผลมะพร้าวอ่อนเก็บรักษาที่ 4°C (สามเหลี่ยมสีแดง) และ 25°C (เครื่องหมายบวกสีเขียว) ที่ระยะเวลา 3-15 วัน หลังเก็บรักษาและสารประกอบสำคัญ(B) ที่มีผลต่อกลิ่นมะพร้าวอ่อนเมื่อเก็บรักษาที่ 4°C และ 25°C(สีแดงมีความสัมพันธ์มาก สีเขียวมีความสัมพันธ์น้อย)

กิจกรรมของเอ็นไซม์ lipoxygenase (LOX) ที่ทำหน้าที่ออกซิไดซ์กรดไขมันไม่อิ่มตัวให้เป็นสารประกอบ peroxide พบว่าผลมะพร้าวระหว่างเก็บรักษาที่ 4ºC มีค่าสูงกว่าผลมะพร้าวที่ 25ºC ประมาณ 20-25% (ภาพที่ 3A) สอดคล้องกับการแสดงออกของยีน CnLOX1 ที่แสดงออกมากในผลที่เก็บรักษาที่ 4ºC เช่นเดียวกัน (ภาพที่ 3E)สำหรับกิจกรรมของเอ็นไซม์ hydroperoxide lyase (HPL) ที่ทำหน้าที่ตัดสารประกอบ peroxide แล้วเปลี่ยนเป็นสารประกอบ aldehyde นั้นมีกิจกรรมเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วหลังเก็บรักษาที่ 4ºC เป็นเวลา 3 วันแล้วคงที่ถึงวันที่ 9 จากนั้นลดลงจนถึงวันที่ 15 กิจกรรมของ HPL ของผลมะพร้าวที่ 4ºC นี้มีกิจกรรมมากกว่ามะพร้าวที่ 25ºC ประมาณ 4 เท่า (ภาพที่ 3B) คล้ายกับการแสดงออกของยีน CnHPL1 (ภาพที่ 3F) สำหรับกิจกรรมของเอ็นไซม์ alcohol dehydrogenase (ADH) ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนสารประกอบ aldehyde เป็นสารประกอบ alcohol นั้นมีกิจกรรมมากขึ้นกว่าที่ 25ºC ประมาณ 4-5 เท่า (ภาพที่ 3C) การแสดงออกของยีน CnADH2 เพิ่มมากขึ้นในผลที่เก็บรักษาที่ 4ºC มากกว่าที่ 25ºC (ภาพที่ 3G) ส่วนกิจกรรมของเอ็นไซม์ alcohol acyl transferase (AAT) ที่เปลี่ยนสารประกอบ alcohol เป็นสารประกอบ ester (ภาพที่ 3D) พบว่าใน 6 วันแรกของการเก็บรักษาที่ 4ºC มีกิจกรรมสูงกว่าที่ 25ºC เล็กน้อยแต่หลังจากนั้นมีกิจกรรมของเอ็นไซม์น้อยกว่าที่ 25ºC ประมาณ 1.5-2 เท่า ขณะที่การแสดงออกของยีน CnAAT (ภาพที่ 3F) ของผลมะพร้าวที่เก็บรักษาที่ 4ºC มีน้อยกว่าที่ 25ºC ประมาณ 1.5-2 เท่าตลอดการเก็บรักษา

ผลการทดลองเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าผลมะพร้าวที่เก็บรักษาที่ 4ºC มีกิจกรรมของเอ็นไซม์และการแสดงออกของยีน CnLOX1 CnHPL1 และ CnADH2 เพิ่มมากขึ้นและสอดคล้องกับการพัฒนากลิ่นผิดปกติ ขณะที่กิจกรรมและการแสดงออกของยีน CnAATที่เก็บรักษาที่4°C มีน้อยกว่าที่ 25°C และไม่สัมพันธ์กับการพัฒนากลิ่นผิดปกติ ดังนั้นกิจกรรมของเอ็นไซม์และการแสดงออกของยีน CnLOX1 CnHPL1 และ CnADH2 น่าจะเป็นสาเหตุหลักของการออกซิไดซ์ไขมันจนนำไปสู่การเกิดกลิ่นผิดปกติ

ผลการทดลองในครั้งนี้ทำให้เห็นแนวทางในการลดการพัฒนากลิ่นผิดปกติในผลมะพร้าวอ่อนได้โดย การลดความเข้มข้นของออกซิเจนในระหว่างการเก็บรักษาผลมะพร้าวอ่อนที่อุณหภูมิต่ำ เช่นการดัดแปลงสภาพบรรยากาศด้วยการใช้ฟิล์มหรือพลาสติกที่มีค่าการซึมผ่านของออกซิเจนน้อยกว่าการใช้ฟิล์มยืดชนิด poly vinyl chloride (PVC) ที่ใช้ในปัจจุบัน แต่ต้องไม่น้อยเกินไปจนอาจก่อให้เกิดการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน และทำให้เกิดกลิ่นไม่พึงประสงค์อื่นตามมา

ภาพที่ 3 กิจกรรมของเอ็นไซม์ LOX (A) HPL (B) ADH (C) และ AAT (D) และการแสดงออกของยีน CnLOX1 (E) CnHPL1 (F) CnADH2 (G) และ CnAAT (H) ของผลมะพร้าวอ่อนเก็บรักษาที่ 4 และ 25ºC เป็นเวลา 15 วัน

การศึกษาในครั้งนี้แสดงให้เห็นว่าการเก็บรักษาที่อุณหภูมิ 4°C สามารถชักนำให้เกิดกลิ่นผิดปกติในผลมะพร้าวอ่อน โดยเกี่ยวข้องกับการสะสมสารประกอบ heptanol octanol nonanal และ benzaldehydeที่มี sensory description เฉพาะคือ fatty oily และ waxy ตามลำดับสารประกอบเหล่านี้ได้มาจากกระบวนการ lipid oxidation เช่น LOX-dependent pathway เนื่องจากการแสดงออกของยีน CnLOX1 CnHPL1 และ CnADH2 และกิจกรรมของเอนไซม์ทั้ง 3 ชนิดนี้มีกิจกรรมสูงขึ้นระหว่างการเก็บรักษาผลมะพร้าวอ่อนที่ 4°C

บทความนี้ ตีพิมพ์ลงใน Postharvest Newsletter ปีที่ 18 ฉบับที่ 2 เมษายน – มิถุนายน 2562

เอกสารอ้างอิง

  • Gao, J., Wu, B.P., Gao, L.X., Liu, H.R., Zhang, B., Sun, C.D. and Chen, K.S. 2018.Glycosidically bound volatiles as affected by ripening stages of Satsuma mandarin fruit.Food Chem. 240: 1097–1105.
  • Jeon,J.Y., Jiunn,Fong, C.N.J., Riyanti, I.E., Neilan A.B., Rogers L.P. and Svenson, J.C. 2008.Heterologous expression of the alcohol dehydrogenase (adhI) gene from Geobacillus thermoglucosidasius strain M10EXG. J. Biol. 135, 127-133.
  • RoyChowdhury, M., Li, X., Qi, H., Li, W., Sun, J., Huang, J. and Wu, D. 2016. Functionalcharacterization of 9-/13-LOXs in rice and silencing their expressions to improve grain qualities. BioMed Research International. 2016, 1-8.