โดย ปาริชาติ เทียนจุมพล และคณะ
มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

ผลผลิตด้านการเกษตรในกลุ่มเมล็ดพืช (grain) ที่มีความสำคัญต่อระบบเศรษฐกิจของประเทศไทย นอกจากข้าวแล้วยังมีข้าวโพดและถั่วเหลือง ซึ่งมีความต้องการใช้ในประเทศในปริมาณที่ค่อนข้างสูง โดยเฉพาะอุตสาหกรรมอาหารและอุตสาหกรรมอาหารสัตว์ และกำลังการผลิตภายในประเทศไม่เพียงพอกับความต้องการใช้ประโยชน์ รวมถึงพืชที่กำลังมาแรงในขณะนี้และมีปริมาณความต้องบริโภคเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องก็คือ กาแฟ และปัญหาสำคัญในการผลิตเมล็ดพืชแต่ละชนิดแตกต่างกันไปตามปัจจัยและเงื่อนไข ซึ่งปัญหาที่สำคัญประการหนึ่ง คือ การควบคุมคุณภาพโดยเฉพาะผลผลิตที่มีปริมาณการผลิตสูงและมีคู่แข่งจำนวนมากทั้งตลาดภายในและต่างประเทศ คือ ข้าว และผลผลิตที่มีมูลค่าสูงและผู้บริโภคให้ความสำคัญกับคุณภาพอย่างมาก คือ กาแฟ

ดังนั้นคณะนักวิจัยของมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ภายใต้การสนับสนุนอย่างต่อเนื่องจาก ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม ในการศึกษาวิจัยเพื่อนำเทคโนโลยีแบบไม่ทำลาย (non-destructive technology) ด้วยเนียร์อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี (near infrared spectroscopy, NIRS) มาใช้ประโยชน์ในด้านการผลิตสินค้าเกษตรของประเทศไทย โดยเฉพาะการตรวจวิเคราะห์คุณภาพ ซึ่งเป็นขั้นตอนที่สำคัญในกระบวนการจัดการหลังการเก็บเกี่ยว เนื่องจากส่งผลต่อคุณภาพผลผลิต ราคาจำหน่าย และต้นทุนการผลิต จึงได้พัฒนาเครื่องต้นแบบการตรวจสอบคุณภาพเมล็ดกาแฟ (Mini-NIR) ประกอบด้วย 4 ส่วนประกอบหลัก คือ

1. แหล่งกำเนิดแสง
2. ชุดวางตัวอย่าง
3. ชุดตรวจวัด
4. ชุดประมวลผล

ควบคุมการทำงานด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ สามารถสั่งงานได้อย่างอิสระผ่านจอ LCD แบบ touch screen  ทำงานได้โดยอาศัยหลักการดูดกลืนคลื่นแสงเนียร์อินฟราเรด (near infrared, NIR) ของสารประกอบอินทรีย์ที่พบในเมล็ดกาแฟ โดยจะใช้ข้อมูลการดูดกลืนแสง NIR ของเมล็ดกาแฟ ซึ่งได้จากการนำเมล็ดกาแฟน้ำหนักประมาณ 100 กรัมต่อตัวอย่าง บรรจุลงในบิกเกอร์ แล้วนำไปวางตรงชุดวางตัวอย่างของเครื่อง Mini-NIR แล้ววัดสเปกตรัมเฉพาะในช่วงความยาวคลื่น900-1700 นาโนเมตร แล้วนำข้อมูลสเปกตรัมเข้าสู่ส่วนประมวลเพื่อทำนายคุณภาพที่ต้องการตรวจวัด

ในเบื้องต้น สามารถตรวจวัดความชื้น และการปลอมปนด้วยเมล็ดกาแฟบกพร่องชนิดต่างๆ ได้แก่ เมล็ดแตก เมล็ดที่ถูกแมลงทำลาย และเมล็ดที่มีเชื้อรา ซึ่งช่วยลดการสูญเสียผลผลิตในกระบวนการจัดการหลังการเก็บเกี่ยว ทำงานได้อย่างรวดเร็วภายในระยะเวลา 1 นาทีต่อตัวอย่าง สามารถตรวจสอบคุณภาพด้านต่างๆ ของเมล็ดกาแฟในคราวเดียวกัน ช่วยลดต้นทุนการผลิต ไม่ใช้สารเคมีในการตรวจวิเคราะห์ ไม่เกิดของเสียจึงเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม มีขนาดกะทัดรัด น้ำหนักเบา และเคลื่อนย้ายได้สะดวก

เพื่อช่วยสร้างความเชื่อมั่นในคุณภาพของสินค้าให้กับผู้ผลิตและผู้บริโภค และเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเครื่อง Mini-NIR ในการตรวจสอบคุณภาพเมล็ดกาแฟ รวมถึงสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับผลิตผลทางการเกษตรในกลุ่มเมล็ดพืชชนิดอื่นได้ และใช้งานได้ง่าย คณะทำงานวิจัยจึงได้พัฒนาโปรแกรมต้นแบบสำหรับควบคุมการทำงานของเครื่องตรวจสอบคุณภาพเมล็ดพืชแบบพกพา มีการทำงานแบ่งออกเป็น 3 ส่วน ทำหน้าที่แตกต่างกัน คือ 1) ส่วนการบันทึกข้อมูลการดูดกลืนแสงเนียร์อินฟราเรด ทำหน้าที่วัดและบันทึกข้อมูลสเปกตรัม ให้อยู่ในรูปแบบไฟล์ .csv และ .dat สำหรับนำไปเข้าสู่ส่วนต่อไป คือ การวิเคราะห์และทำนายค่า ซึ่งในส่วนนี้จะสามารถทำงานได้ทั้งการเตรียมข้อมูล (data pre-processing) ด้วยวิธีทางคณิตศาสตร์ต่างๆ การวิเคราะห์ข้อมูลเบื้องต้น แล้วจึงสร้างโมเดลด้วยวิธีทางเคโมเมทริกซ์ ด้วยวิธี PLS สำหรับใช้ในการทำนาย แล้วจึงนำเข้าสู่ส่วนของการแสดงผลทั้งในรูปแบบกราฟและตาราง ซึ่งขึ้นอยู่กับจำนวนโมเดลและสามารถเพิ่มและลดคุณสมบัติหรือคุณภาพ (constituent) ที่ต้องการแสดงบนหน้าจอได้ ทำให้สามารถทำงานได้อย่างสะดวก รวดเร็ว ประหยัดเวลา และมีประสิทธิภาพ โดยขณะนี้สามารถใช้ในการตรวจสอบความชื้นและการปลอมปนในเมล็ดกาแฟ และระดับการผสม (ปลอมปน) ของข้าวขาวดอกมะลิ 105 ด้วยข้าวขาวทั่วไป และข้าวเหนียว ได้ในงานวิเคราะห์ประจำวัน (routine analysis)

The post โปรแกรมต้นแบบสำหรับควบคุมการทำงานของเครื่องตรวจสอบคุณภาพเมล็ดพืชแบบพกพา appeared first on ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว.

รศ.ดร.พนิดา บุญฤทธิ์ธงไชย^1,2 รชา เทพษร³ รศ.ดร.สุริยัณห์ สุภาพวานิช⁴ รศ.ดร.วาริช ศรีละออง^1,2 และปฐมพงศ์ เพ็ญไชยา²

¹สาขาเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว คณะทรัพยากรชีวภาพและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี
²ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม กรุงเทพมหานคร 10400
³คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ปทุมธานี
⁴คณะครุศาสตร์อุตสาหกรรม สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าเจ้าคุณทหารลาดกระบัง

เทคโนโลยีการผลิตเส้นใยนาโน (Nanofiber) โดยการปั่นด้วยไฟฟ้าสถิต (Electrospinning) เป็นเทคนิคที่ผลิตเส้นใยนาโนโดยการให้ประจุกับโมเลกุลของสารละลายพอลิเมอร์ จากนั้นบังคับให้สารละลายพอลิเมอร์จัดเรียงตัวเป็นอนุภาคทรงกลม และอาศัยความต่างศักย์ทางไฟฟ้าก่อให้เกิดแรงทางไฟฟ้าเพื่อขับเคลื่อนอนุภาคของสารละลายพอลิเมอร์ให้เคลื่อนที่ไปยังอีกฝั่งหนึ่งซึ่งมีขั้วตรงข้าม ตามพื้นฐานของทฤษฏีที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าจากศักย์ไฟฟ้าขั้วบวกไปยังขั้วลบ ที่มีฉากรองรับเส้นใยอยู่ อนุภาคพอลิเมอร์จะยืดยาวขึ้นและประกอบขึ้นเป็นโครงสร้างในลักษณะของเส้นใยนาโนบริเวณฉากรับซึ่งเป็นประจุตรงข้ามกับปริเวณแหล่งกำเนิดอนุภาคพอลิเมอร์ เส้นใยนาโนที่ได้มีสมบัติที่ดีหลายประการ เช่น มีพื้นที่ผิวสูง มีความพรุนสูง สามารถดูดซับได้ดี เส้นใยนาโน (Nanofibers) ที่ผลิตด้วยเทคนิคอิเล็กโทรสปินนิง (Electrospinning) หรือเทคนิคการปั่นด้วยไฟฟ้าเป็นเส้นใยที่มีความละเอียดสูง มีอัตราส่วนระหว่างพื้นที่ผิวต่อปริมาตรสูงมากกว่า 1,000 เท่า เมื่อเทียบกับเส้นใยในระดับไมโครเมตร มีความเป็นรูพรุนสูง น้ำหนักเบา ทำให้สามารถส่งผ่านของเหลวหรือแก๊สได้ดี ส่งผลต่อสมบัติเชิงกลทั้งในด้านความแข็งแรงและความยืดหยุ่น (Nair et al., 2004)

เทคนิคอิเลคโตรสปินนิงใช้อุปกรณ์หลัก (รูปที่ 1) ดังนี้

1. เครื่องกำเนิดไฟฟ้าความต่างศักย์สูง (Power supply)
2. หลอดคะปิลลารี ที่ทำจากปิเปิตหรือเข็มฉีดยา (Needle)
3. ฉากรับหรือแผ่นรองโลหะที่เป็นที่รองรับเส้นใย (Collector)

หลักการปั่นเส้นใยด้วยไฟฟ้าสถิตแบบพื้นฐาน

การปั่นเส้นใยด้วยไฟฟ้าสถิตมีอุปกรณ์หลักคือ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าความต่างศักย์สูง (High voltage power supply) หลอดคะปิลลารีที่ทำจากเข็มฉีดยา (Capillary) และฉากรองรับ (Corrector) ทำหน้าที่เป็นตัวรองรับเส้นใย เช่น แผ่นอะลูมิเนียม แท่นรองรับแบบลูกกลิ้ง เทคนิคการปั่นเส้นใยด้วยไฟฟ้าสถิตแบบพื้นฐานจะให้ความต่างศักย์สูงกับสารละลายพอลิเมอร์หรือพอลิเมอร์เหลว เพื่อให้สารละลายพุ่งออกจากเข็มคะปิลลารีได้ ก่อนที่สารละลายพอลิเมอร์หรือพอลิเมอร์เหลวจะมาถึงฉากรองรับ ตัวทำละลายต้องระเหยออกไปก่อน สารละลายพอลิเมอร์หรือพอลิเมอร์เหลวเกิดการแข็งตัวกลายเป็นเส้นใยขนาดเล็กกองรวมกันอย่างไม่เป็นระเบียบบนแผ่นรอง ที่มีลักษณะเป็นเส้นใยแบบไม่ถักทอ โดยปกติจะต่อขั้วไฟฟ้าขั้วหนึ่งเข้าไปในสารละลายพอลิเมอร์และอีกขั้วหนึ่งต่อเข้ากับฉากรองรับ เมื่อเริ่มให้ประจุไฟฟ้าแก่ของเหลว ประจุจะเคลื่อนตัวไปบริเวณพื้นผิวของของเหลวนั้น เมื่อแรงของสนามไฟฟ้าเพิ่มขึ้นหยดของเหลวที่ปลายคะปิลลารีจะเปลี่ยนรูปร่างจากครึ่งทรงกลมเป็นทรงกรวย เรียกว่า เทย์เลอร์โคน (Taylor cone) (รูปที่ 2) เมื่อเพิ่มความแรงทางไฟฟ้าที่มีค่ามากกว่าแรงตึงผิวของสารละลายพอลิเมอร์ที่พุ่งออกมาและทำให้ของเหลวพุ่งออกจากปลายเทย์เลอร์โคน สารละลายพอลิเมอร์ที่พุ่งออกมาจะเกิดความไม่เสถียร และเกิดการยืดตัวทำให้ลำของของเหลวยาวขึ้นและเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กลง ขณะเดียวกับที่ตัวทำละลายระเหยออกไปเหลือไว้แต่เส้นใยพอลิเมอร์ (อานุภาพและรวินทร์, 2548) เส้นใยที่ได้มีขนาดเล็กมากถึงระดับนาโนเมตร มีลักษณะประสานกันเป็นผืนแบบไม่ถักทอเกิดจากการซ้อนทับกันของเส้นใย ทำให้เกิดช่องว่างระหว่างเส้นใยที่มีขนาดเล็ก โดยที่ขนาดของรูพรุนจะขึ้นกับขนาดความยาวของเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยที่ได้และระยะเวลาในการปั่นเส้นใย ทำให้เส้นใยมีรูพรุนขนาดเล็กมาก ซึ่งสามารถควบคุมได้โดยเลือกใช้พอลิเมอร์และตัวแปรต่างๆที่เหมาะสม เส้นใยที่ได้จะมีอัตราส่วนของพื้นที่ผิวต่อปริมาตรสูง มีรูพรุนสูง และมีการเชื่อมต่อกันของรูพรุน จากสมบัติของเส้นใยที่ได้จึงเป็นที่น่าสนใจ เหมาะที่จะนำไปใช้ประโยชน์หลายด้าน เช่น แผ่นกรองอนุภาคขนาดเล็กหรือชุดป้องกันสารเคมี วัสดุเชิงประกอบ (Composite material) วัสดุปิดแผล ระบบนำส่งยาหรือสารชีวภาพ โครงเลี้ยงเซลล์สำหรับวิศวกรรมเนื้อเยื่อ เป็นต้น

ดังนั้นเส้นใยนาโนที่มีสมบัติเฉพาะตัวนี้จึงมีความเหมาะสมในการนำมาประยุกต์ใช้เป็นแผ่นตัวพาไอระเหยหรือสารต่างๆที่ใช้ในด้านเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว ไม่ว่าจะเป็นสารยับยั้งการผลิตเอทิลีน เช่น สาร 1-MCP และ  ไอระเหยแอลกอฮอล์ เพื่อใช้ยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์ในผักและผลไม้สด หรือผลิตผลสดตัดแต่งพร้อมบริโภค หรือจะใช้สำหรับผลิตวัสดุปลดปล่อยสารในกลุ่มสารควบคุมการเจริญเติบโต ได้แก่ สารเมทิลจัสโมเนท ทั้งนี้สารเมทิลจัสโมเนทมีฤทธิ์ยับยั้งการเจริญเติบโตและกระตุ้นการวายและการหลุดร่วงของใบ ยับยั้งการงอกของเมล็ดและการเจริญของราก มีผลต่อกระบวนการสุกของผลไม้ และนอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับการเพิ่มความต้านทานให้กับพืชเพื่อตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอก เช่น บาดแผล การเข้าทำลายของโรคและแมลง ตลอดจนความเครียดต่างๆ (Cheong and Choi, 2003) ซึ่งได้มีการนำมาศึกษาเพื่อใช้ประโยชน์ในการรักษาคุณภาพและการยืดอายุการเก็บรักษาผลิตผลพืชสวนภายหลังการเก็บเกี่ยว เช่น ช่วยลดการสูญเสียน้ำหนักสดในหัวผักกาด ซึ่งเป็นผลจากการที่สารเมทิลจัสโมเนทยับยั้งการงอกของใบและลดการคายน้ำ (Wang, 1998) และช่วยลดการสูญเสียน้ำหนักสดในมะม่วงพันธุ์ Kent และ Tommy Atkins (Gonzalez-Aguilar et al., 2000; 2001) เป็นต้น

ทั้งนี้จนถึงปัจจุบันยังไม่พบงานวิจัยที่นำเอาเส้นใยนาโนซึ่งเตรียมด้วยเทคนิคอิเล็กโตรสปินนิงมาทำเป็นแผ่นตรึงสารเพื่อควบคุมการปลดปล่อยไอระเหยสารต่างๆ ที่นำมาประยุกต์ใช้ในงานด้านเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยวผลิตผลสดเกษตร แต่ในปี 2563 คณะผู้วิจัยได้รับการสนับสนุนทุนวิจัยศึกษาเรื่องการพัฒนาต้นแบบแผ่นเส้นใยนาโนจากพอลิเมอร์เส้นใยธรรมชาติเพื่อใช้ร่วมกับบรรจุภัณฑ์ในการยืดอายุการเก็บรักษาและวางจำหน่ายผลผลิตสดเกษตร จึงได้เริ่มศึกษาและพัฒนาการผลิตเส้นใยอิเลคโตรสปันปลดปล่อยไอระเหยเมทิลจัสโมเนท สำหรับใช้เพื่อยืดอายุการเก็บรักษาผลิตผลสดเกษตรต่าง ๆ เช่น ฝรั่ง และใบโหระพา และพบว่ามีแนวโน้มที่สามารถรักษาคุณภาพของผลิตผลได้ เมื่อเปรียบเทียบกับชุดที่ไม่ได้ใช้เส้นใยปลดปล่อยเมทิลจัสโมเนท ดังนั้นการพัฒนาและประยุกต์ใช้เส้นใยนาโนปลดปล่อยสารต่างๆสำหรับบรรจุภัณฑ์ผักและผลไม้สด จึงเป็นรูปแบบที่น่าสนใจในการพัฒนาเพื่อใช้ในอุตสาหกรรมเกษตรในประเทศต่อไป ทั้งนี้การผลิตเส้นใยนาโนโดยวิธีการปั่นด้วยไฟฟ้าสถิตเป็นกระบวนการผลิตเส้นใยที่มีประสิทธิภาพ และมีค่าใช้จ่ายน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับการผลิตเส้นใยนาโนด้วยวิธีอื่นๆ และมีคุณสมบัติของกระบวนการกักเก็บที่สามารถช่วยรักษาคุณภาพของสารออกฤทธิ์ไว้ได้นานกว่ากระดาษและวัสดุตัวพาอื่นๆ จึงเป็นกระบวนการผลิตที่สามารถนำมาพัฒนาต่อยอดการผลิตเส้นใยปลดปล่อยสารต่างๆ เพื่อใช้สำหรับผลิตผลทางการเกษตรภายหลังการเก็บเกี่ยวต่อไปได้ในอนาคต

บทความนี้ ตีพิมพ์ลงใน Postharvest Newsletter ปีที่ 24 ฉบับที่ 1 มกราคม – มีนาคม 2568

เอกสารอ้างอิง

• อานุภาพ รัตตรัตน์ และรวินทร์ สุทธะนันท์. 2548. การเตรียมเส้นใยพอลิสไตรีนขนาดเล็กโดยเทคนิคการปั่นเส้นใยด้วยไฟฟ้าสถิต : การศึกษาสมบัติการส่งผ่านของเส้นใยเบื้องต้นเพื่อการประยุกต์ใช้ในการกรอง. โครงงานพิเศษวิทยาศาสตรบัณฑิต สาขาวิชาเคมีอุตสาหกรรม ภาควิชาเคมีอุตสาหกรรมคณะวิทยาศาสตร์ประยุกต์สถาบันเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ.
• Cheong, J. and Y.D. Choi. 2003. Methyl jasmonate as a vital substance in plants. Trend in Genetics  19: 409-413.
• Gonzalez-Aguilar, G.A., J. Fortiz, R. Cruz, R. Baez and C.Y. Wang. 2000. Methyl jasmonate reduces Chilling injury and maintain postharvest quality of mango fruit. Journal of Agricultural and Food Chemistry 48: 515-519.
• Gonzalez-Aguilar, G.A., J.G. Buta and C.Y. Wang. 2001. Methyl jasmonate reduces chilling injury symptoms and enhances colour development of “Kent” mangoes. Journal of the Science of Food and Agriculture 81: 1244-1249.
• Nair, L.S., S. Bhattacharyya and C.T. Laurencin. 2004. Development of novel tissue engineering scaffolds via electrospinning. Expert Opinion Biological Therapy 4: 659-668.
• Still, T.J. and H.A. Recum. 2008. Electrospinning: Applications in drug delivery and tissue engineering. Biomaterials 29: 1989-2006.
• Wang, C.Y. 1998. Methyl jasmonate inhibits postharvest sprouting and improves storage quality of radishes. Postharvest Biology and Technology 14: 179-183.

The post การพัฒนาเส้นใยนาโนอิเลคโตรสปันเพื่อใช้ในด้านเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว appeared first on ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว.

โดย รศ.ดร. วาณี ชนเห็นชอบ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

โครงการการพัฒนาระบบบรรจุภัณฑ์และเทคโนโลยีเพื่อลดการสูญเสียและเพิ่มประสิทธิภาพทางโลจิสติกส์ในโซ่อุปทานผลิตผลสดนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษา ออกแบบและพัฒนาระบบบรรจุภัณฑ์และเทคโนโลยีที่สามารถรักษาคุณภาพและเพิ่มประสิทธิภาพด้านโลจิสติกส์สำหรับผลิตผล โดยเลือกผลิตผลมาศึกษา คือ มะพร้าว ซึ่งการศึกษาบรรจุภัณฑ์สำหรับผู้บริโภคและเทคโนโลยีการบรรจุในบรรยากาศดัดแปลงในการรักษาคุณภาพผลิตผล จากการสำรวจบรรจุภัณฑ์ของมะพร้าวในท้องตลาด พบรูปแบบการจำหน่ายมะพร้าวสรุปได้เป็น 2 ลักษณะ คือ มะพร้าวควั่น (ภาพที่ 1) และมะพร้าวเจีย (ภาพที่ 2 )

ในส่วนของการบรรจุมะพร้าวจะประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก คือ 1) บรรจุภัณฑ์เพื่อการขนส่งโดยจะทำการบรรจุมะพร้าวลงถุงพลาสติกหรือกล่องกระดาษ (ภาพที่ 3) 2) บรรจุภัณฑ์เพื่อการขายปลีก ซึ่งจะทำการบรรจุมะพร้าวแต่ละผลลงในถุงพลาสติกเพื่อลดการสูญเสียน้ำ (ภาพที่ 4) และ 3) วัสดุกันกระแทกและวัสดุช่วยบรรจุ เช่น การใช้กระดาษกั้น ทำหน้าที่ป้องกันผลมะพร้าวกระแทกระหว่างการขนส่งเคลื่อนย้าย (ภาพที่ 5)

จากนั้นศึกษาผลของบรรยากาศควบคุมต่อการเปลี่ยนแปลงคุณภาพและอายุการเก็บรักษาของมะพร้าว ที่ 2 องศาเซลเซียส พบว่าสภาวะบรรยากาศควบคุมที่มีแก๊สออกซิเจนร้อยละ 5 และแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ ร้อยละ 7.5 เป็นสภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเก็บรักษามะพร้าว และเมื่อเก็บรักษามะพร้าวด้วยฟิล์มพอลิเอทิลีน ที่มีค่าอัตราการซึมผ่านของแก๊สออกซิเจน 4,000  cm³·m^-2·day^-1 สามารถรักษาคุณภาพของมะพร้าวไว้ได้ตลอดระยะเวลาการเก็บรักษาเป็นเวลา 8 สัปดาห์ (ภาพที่ 6)

สำหรับการพัฒนาระบบบรรจุภัณฑ์เพื่อการขนส่งตามมาตรฐานสากล ได้ทำการออกแบบบรรจุภัณฑ์สำหรับการขนส่งมะพร้าวหลายรูปแบบ ซึ่งบรรจุภัณฑ์ที่ดีที่สุดสำหรับมะพร้าวมีมิติบรรจุภัณฑ์สำหรับมะพร้าว คือ 300 มม. × 410 มม. พบว่าสามารถบรรจุมะพร้าวได้ 6 ผล ตามลำดับ (ภาพที่7) และจากการทดสอบการขนส่ง พบว่าบรรจุภัณฑ์มาตรฐานที่พัฒนาขึ้นนี้ สามารถปกป้องผลิตผลได้ดี โดยสามารถเรียงซ้อนได้บนแท่นรองรับสินค้ามาตรฐานสากล  ซึ่งบรรจุภัณฑ์ดังกล่าวสามารถลดอุณหภูมิของผลมะพร้าวได้ดี เนื่องจากอากาศเย็นสามารถหมุนเวียนผ่านกล่องบรรจุภัณฑ์ได้ทั้งแท่นรองรับสินค้า นอกจากนี้ยังสามารถปกป้องผลมะพร้าวทางกลในระหว่างการขนส่งได้ ทำให้ผลิตผลยังมีคุณภาพดี มีความเสียหาย/สูญเสียต่ำ บรรจุภัณฑ์สามารถเรียงซ้อนกันได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเคลื่อนย้ายได้อย่างสะดวก  อย่างไรก็ตามรูปแบบของบรรจุภัณฑ์ที่แตกต่างกัน มีผลต่ออัตราการลดอุณหภูมิ โดยพบว่าบรรจุภัณฑ์ที่มีความสามารถในระบายความร้อนและถ่ายเทความเย็นได้ดี จะช่วยรักษาคุณภาพได้ดีกว่า จึงได้เสนอต้นแบบบรรจุภัณฑ์สำหรับมะพร้าวจากงานวิจัยนี้ขึ้น

การพัฒนาโปรแกรมคอมพิวเตอร์สำหรับการออกแบบระบบบรรจุภัณฑ์ต้นแบบ ได้มีพัฒนาโมเดลทางคณิตศาสตร์ เพื่อนำไปใช้ในการพัฒนาโปรแกรมสำหรับการออกแบบบรรจุภัณฑ์ในการบรรจุภายใต้บรรยากาศดัดแปลง โดยใช้ข้อมูลจากการทดลองร่วมกับข้อมูลจากเอกสารอ้างอิงต่าง ๆ ซึ่งโปรแกรมที่พัฒนาขึ้นนี้สามารถใช้ทำนายบรรยากาศดัดแปลง คือปริมาณแก๊ส O₂ และ CO₂ ในบรรจุภัณฑ์ที่เวลาต่าง ๆ และที่สมดุล โดยสามารถป้อนข้อมูลที่ต้องการ 3 ส่วนคือ ผลิตผล (อัตราการหายใจ น้ำหนัก ปริมาตร ความหนาแน่น) บรรจุภัณฑ์ (ความหนาของฟิล์ม อัตราการซึมผ่านของแก๊สออกซิเจน (OTR) อัตราการซึมผ่านของแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO₂TR) CO₂TR/OTR พื้นที่บรรจุภัณฑ์ ปริมาตรของบรรจุภัณฑ์ ช่องว่างในบรรจุภัณฑ์) และอุณหภูมิในการเก็บรักษา เพื่อใช้ในการออกแบบการบรรจุภายใต้บรรยากาศดัดแปลงที่เหมาะสมได้

บทความนี้ ตีพิมพ์ลงใน Postharvest Newsletter ปีที่ 23 ฉบับที่ 4 ตุลาคม – ธันวาคม 2567

The post การพัฒนาระบบบรรจุภัณฑ์และเทคโนโลยีเพื่อลดการสูญเสียและเพิ่มประสิทธิภาพทางโลจิสติกส์ในโซ่อุปทานผลิตผลสด appeared first on ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว.

โดย รองศาสตราจารย์ ดร. พิชญา พูลลาภ สาขาวิชาวิศวกรรมอาหาร คณะอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

แนวโน้มการเพิ่มประชากรผู้สูงอายุมีมากขึ้นนี้เป็นผลมาจากความเจริญก้าวหน้าด้านการแพทย์และสาธารณสุข และความสำเร็จของการวางแผนครอบครัวที่สามารถควบคุมการเพิ่มของประชากรในวัยเด็กและวัยหนุ่มสาว ส่งผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างทางอายุของประชากรในประเทศ ซึ่งหมายถึงอัตราการพึ่งพิงของประชากรกลุ่มผู้สูงอายุจะเพิ่มมากขึ้น จากการประชุม World Economic Forum 2012 คาดว่าในอีก 35 ปีภายหน้าจะมีผู้สูงอายุมากถึง 2000 ล้านคน และเป็นกลุ่มที่มีกำลังซื้อไม่น้อยกว่าร้อยละ 50 ของการบริโภครวมทั้งโลก สำหรับประเทศไทยสัดส่วนของประชากรผู้สูงอายุที่เพิ่มขึ้น จาก 4.82 ล้านคน หรือร้อยละ 8.11 ของประชากรทั้งหมด ในปี พ.ศ.2538 เป็นประมาณ 6.62 ล้านคน หรือร้อยละ 10.17 ในปี พ.ศ.2548 และในปี พ.ศ.2556 มีสัดส่วนของผู้สูงอายุถึง ร้อยละ 14.88  ปริมาณและอัตราส่วนของจำนวนผู้สูงอายุที่เพิ่มขึ้นตั้งแต่ปี 2530-2555 ในจำนวนที่เพิ่มขึ้นนี้ คาดว่าสัดส่วนของผู้สูงอายุหญิงต่อผู้สูงอายุชายเป็น 100:85 (จันทร์เพ็ญ และคณะ, 2540) ปัญหาที่สำคัญที่มักเกิดกับผู้สูงอายุคือปัญหาทางสุขภาพอนามัย ซึ่งจะมีผลกระทบต่อภาวะค่ารักษาพยาบาลของรัฐทั้งในระยะสั้นและระยะยาว การประเมินภาวะโภชนาการและรูปแบบการบริโภคอาหารเดิมของผู้สูงอายุเป็นอีกแนวทางหนึ่ง เพื่อให้ผู้ดูแลสามารถจัดปรับปริมาณอาหารและสารอาหารได้อย่างถูกต้องเหมาะสมกับความต้องการของผู้สูงอายุ (ไกรสิทธิ์และอุรุวรรณ, 2540)

ผู้สูงอายุเป็นวัยที่มีการเปลี่ยนแปลงทั้งทางด้านร่างกายและจิตใจ โดยจะมีภูมิต้านทานโรคที่ลดลง รวมถึงมีการเจ็บป่วย และมีปัญหาด้านสุขภาพได้ง่ายกว่าคนในวัยอื่น ๆ ดังนั้นอาหารจึงจัดเป็นปัจจัยที่สำคัญที่ส่งผลต่อการมีสุขภาพกายและใจที่ดี อย่างไรก็ตามการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาของระบบทางเดินอาหาร ทำให้เกิดปัญหาในการเคี้ยวอาหาร การผลิตน้ำลายและการรับรู้รสชาติอาหารลดลง ทำให้ต้องใช้เวลาเคี้ยวอาหารนานขึ้น และกลืนอาหารได้ลำบาก โดยเรียกการเปลี่ยนแปลงที่เกี่ยวข้องกับการกลืนในวัยสูงอายุว่า presbyphagia (Robbin et al., 1992) นอกจากนี้ประสิทธิภาพในการย่อยอาหารที่ลดลง ยังส่งผลทำให้เกิดอาการท้องอืด อาหารไม่ย่อย และระบบขับถ่ายไม่ดี แสดงให้เห็นว่านอกจากความต้องการสารอาหารที่ให้พลังงานจำพวกโปรตีน คาร์โบไฮเดรต และไขมันแล้ว ผู้สูงอายุยังต้องการใยอาหารซึ่งได้จากผักและผลไม้เป็นประจำทุกวัน เพื่อช่วยให้ระบบขับถ่ายทำงานได้ดีขึ้น ซึ่งใยอาหารจะช่วยเพิ่มปริมาณของอุจจาระและอุ้มน้ำไว้ ทำให้อุจจาระไม่แข็งตัวและช่วยกระตุ้นให้เกิดการบีบตัวของลำไส้ใหญ่ ทำให้เกิดการขับถ่ายได้สะดวก อย่างไรก็ตามการบริโภคผักและผลไม้ของผู้สูงอายุยังคงพบปัญหาความสามารถในการเคี้ยวผักและผลไม้ได้ไม่ดี จึงควรดัดแปลงการประกอบอาหารประเภทผักและผลไม้ ให้มีลักษณะอ่อนนุ่ม เคี้ยวได้ง่าย เพื่อให้ผู้สูงอายุสามารถบริโภคได้สะดวกขึ้น และเป็นทางหนึ่งที่ช่วยให้ผู้สูงอายุได้รับใยอาหารเพิ่มขึ้น

จากการประยุกต์ใช้สารให้ความคงตัวที่เหมาะสมในกระบวนการผลิตผลิตภัณฑ์สลัดตัดแต่งรับประทานง่ายสำหรับผู้สูงอายุ ที่มีส่วนประกอบของอโวคาโด แตงกวาญี่ปุ่น ผักสลัดฟิลเลย์ไอซ์เบิร์ก น้ำเลมอน เนื้ออกไก่ และน้ำสลัดซีซาร์ พบว่าสารให้ความคงตัวที่เหมาะสมในกระบวนการผลิต คือการใช้    คาร์บอกซิเมทิลเซลลูโลสร้อยละ 0.25 ผสมกัวกัมร้อยละ 0.25 เป็นสารให้ความคงตัว โดยผลิตภัณฑ์ที่ได้มีค่าความคงตัวของอิมัลชันในผลิตภัณฑ์เท่ากับร้อยละ 97.78 และเป็นสูตรที่ผู้บริโภคให้การยอมรับมากที่สุด โดยผู้บริโภคให้คะแนนความชอบในการทดสอบทางประสาทสัมผัสด้านลักษณะปรากฏ สี รสชาติ ความหนืด และความชอบโดยรวม เท่ากับ 7.60, 7.62, 6.14, 6.62  และ 6.34 ตามลำดับ ซึ่งอยู่ในเกณฑ์ชอบเล็กน้อยถึงชอบมาก (6.0 – 8.0 คะแนน) โดยทั่วไปที่ระดับความชอบเล็กน้อย (6 คะแนน) ถือได้ว่าผลิตภัณฑ์เป็นที่ยอมรับของตลาด

สำหรับคุณภาพทางเคมีและกายภาพของผลิตภัณฑ์สลัดตัดแต่งรับประทานง่ายสำหรับผู้สูงอายุ พบว่าผลิตภัณฑ์มีค่าความชื้นร้อยละ 91.02 ค่าวอเตอร์แอคติวิตี 0.997 ปริมาณของแข็งที่ละลายน้ำได้ทั้งหมดร้อยละ 7.25 ปริมาณคลอโรฟิลล์เอ (chlorophyll a) คลอโรฟิลล์บี (chlorophyll b) และคลอโรฟิลล์ทั้งหมด (total chlorophyll) เท่ากับ 1.23, 0.63 และ 1.86 SPAD unit ตามลำดับ ปริมาณสารประกอบฟีนอล 1.42 มิลลิกรัมต่อผลิตภัณฑ์ 1 กรัม สารประกอบฟลาโวนอยด์ทั้งหมด 0.76 มิลลิกรัมต่อผลิตภัณฑ์ 1 กรัม และมีปริมาณวิตามินซีและวิตามินอีเท่ากับ 173 และ 0.79 มิลลิกรัมต่อผลิตภัณฑ์ 100 กรัม ตามลำดับ จะเห็นได้ว่าผลิตภัณฑ์สลัดตัดแต่งรับประทานง่ายสำหรับผู้สูงอายุสามารถตอบสนองความต้องการในด้านสุขภาพของผู้สูงอายุ ลดปัญหาในการเคี้ยวกลืน อุดมไปด้วยสารอาหารที่เป็นประโยชน์ต่อสุขภาพ มีใยอาหารที่ช่วยในระบบขับถ่าย นอกจากนี้ยังมีวิตามินที่จำเป็นต่อร่างกาย และยังสามารถนำผลิตภัณฑ์ที่ได้ไปต่อยอดในเชิงพาณิชย์ได้

เอกสารอ้างอิง

• จันทร์เพ็ญ ชูประภาวรรณ มงคล ณ สงขลา นภาพร ชโยวรรณ และ อรุณ จิรวัฒน์กุล. 2540. การสำรวจสุขภาพประชากรอายุตั้งแต่ 56 ปีขึ้นไปในประเทศไทย ปี พ.ศ. 2538. วารสารการส่งเสริมสุขภาพอนามัยและสิ่งแวดล้อม 2: 21.
• ไกรสิทธิ์ ตันติศิรินทร์ และอุรุวรรณ แย้มบริสุทธิ์.  โภชนาการกับสุขภาพของผู้สูงอายุ. 2540. วารสารส่งเสริมสุขภาพ และอนามัยสิ่งแวดล้อม 20(2): 257-265.
• Robbins, J., J.W. Hamilton, G.L. Lof and G.B. Kempster. 1992. Oropharyngeal swallowing in normal adults of different ages. Gastroenterology 103: 823–829.

บทความนี้ ตีพิมพ์ลงใน Postharvest Newsletter ปีที่ 23 ฉบับที่ 3 กรกฎาคม – กันยายน 2567

The post ผลิตภัณฑ์สลัดตัดแต่งรับประทานง่ายสำหรับผู้สูงอายุ appeared first on ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว.

โดย ผศ.ดร.กิตติพงษ์ ลาลุน
คณะวิศวกรรมศาสตร์  มหาวิทยาลัยขอนแก่น

การควบคุมคุณภาพข้าวของประเทศไทยมีขึ้นครั้งแรกเมื่อปี พ.ศ. 2500 หลังจากนั้นได้มีการแก้ไขปรับปรุงเรื่อยมาจนถึงปัจจุบัน (สมาคมผู้ส่งออกข้าวไทย, 2561) คุณภาพของข้าวที่ประเทศไทยส่งออกสามารถจำแนกได้ 3 ระดับตามชั้นคุณภาพ ได้แก่ ข้าวคุณภาพสูง เป็นข้าวที่มีคุณภาพดีที่สุด มีลักษณะเป็นข้าวขาว 100 เปอร์เซ็นต์ และข้าวขาว 5 เปอร์เซ็นต์ ข้าวคุณภาพปานกลาง คือ มีลักษณะเป็นข้าวขาว 10-15 เปอร์เซ็นต์ และข้าวคุณภาพต่ำ คือ มีลักษณะเป็นข้าวขาว 25 เปอร์เซ็นต์ขึ้นไป (สุชาติ และคณะ, 2559) (กระทรวงพาณิชย์, 2559) ปริมาณข้าวเต็มเมล็ดหรือข้าวต้นและข้าวหักจึงเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญ ซึ่งบอกถึงคุณภาพและมูลค่าของข้าวสารได้เป็นอย่างดี การประเมินลักษณะของข้าวเต็มเมล็ดและข้าวต้น พิจารณาจากขนาดความยาวของเมล็ดข้าวที่ต้องมีความยาวตั้งแต่ 8 ส่วนขึ้นไป หรือ มีความยาวของเมล็ดข้าวสารมากกว่าหรือเท่ากับร้อยละ 80 ของความยาวข้าวเต็มเมล็ดที่ไม่มีส่วนใดแตกหัก (กรมวิชาการเกษตร, 2547) ส่วนวิธีการหาปริมาณข้าวเต็มเมล็ดและข้าวต้น ปัจจุบันใช้เครื่องมือคัดแยกขนาดเมล็ดข้าวแบบตะแกรงหลุมกลมในการตรวจสอบ

เครื่องคัดขนาดเมล็ดข้าวแบบตะแกรงหลุมกลมเป็นเครื่องแยกเมล็ดข้าวสารที่หักออกจากข้าวเต็มเมล็ดและต้นข้าวโดยใช้ความยาวของเมล็ดข้าวเป็นเกณฑ์คัดแยก (Buus, 2013; Kim and Park, 2013) จากการศึกษาเครื่องคัดแยกข้าวหักแบบตะแกรงหลุมกลมของ (Lee et al., 2009) ที่ทำการทดสอบคัดแยกข้าวหักออกจากข้าวเต็มเมล็ด โดยใช้ข้าวที่ปลูกในประเทศเกาหลีจำนวน 41 พันธุ์ ผลจากการศึกษาพบว่า พันธุ์ข้าว มุมของถาดรับข้าวหัก และขนาดของรูตะแกรง มีผลต่อประสิทธิภาพและความแม่นยำของเครื่อง สอดคล้องกับผลการศึกษาของ Aghayeghazvini  et al. (2009) ที่พบว่า การทำงานของเครื่องคัดแยกข้าวหักแบบตะแกรงหลุมกลม ข้าวเต็มเมล็ดและข้าวหักจะเกิดการซ้อนทับกันระหว่างคัดแยก ทำให้ไม่สามารถแยกข้าวทั้งสองชนิดออกจากกันได้ทั้งหมด ดังนั้นการคัดแยกข้าวหักจำเป็นต้องปรับขนาดหลุมตะแกรงและมุมเอียงของถาดรับข้าวหักให้เหมาะสมกับพันธุ์ข้าวแต่ละพันธุ์ซึ่งมีขนาดเมล็ดแตกต่างกัน

การใช้วิธีการประมวลผลภาพ สามารถประเมินปริมาณเมล็ดข้าวแตกหักได้แม่นยำกว่าการใช้เครื่องคัดแยกข้าวหักแบบตะแกรงหลุมกลม ข้อมูลดังกล่าวนี้สอดคล้องกับผลการศึกษาของ Yadav and Jindal (2001) ซึ่งได้ทดสอบหาปริมาณข้าวต้น (Head rice yield, HRY) ด้วยการวิเคราะห์ภาพถ่าย โดยพิจารณาจากอัตราส่วนมิติของภาพเมล็ดข้าว (Characteristic dimension ratio, CDR) ซึ่งประกอบด้วย ความยาว เส้นรอบวง และพื้นที่ฉายภาพของเมล็ดข้าวหักและเมล็ดข้าวต้น การพัฒนาระบบหรือเทคนิคประมวลมวลผลภาพที่เกี่ยวข้องกับการตรวจสอบคุณสมบัติหรือคุณภาพข้าวนั้นมีการศึกษากันอย่างกว้างขวาง แต่ส่วนใหญ่มุ่งเน้นเพื่อพัฒนาโปรแกรมสำหรับจำแนกลักษณะเมล็ดข้าวต่างลักษณะออกจากกัน ส่วนเครื่องมือหรืออุปกรณ์ที่ใช้ในการศึกษาล้วนเป็นเพียงอุปกรณ์ที่ประกอบขึ้นเพื่อใช้ในการทดสอบในระดับห้องปฏิบัติการซึ่งมีขนาดใหญ่ เครื่องมือที่จะสามารถต่อยอดไปใช้งานจริงในภาคสนามนั้นยังมีค่อนข้างน้อย ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นเพื่อพัฒนาต้นแบบเครื่องมือประเมินคุณภาพเมล็ดข้าวสารที่ใช้หลักการประมวลผลด้วยภาพที่มีขนาดเล็ก เคลื่อนย้ายสะดวก ซึ่งจะเป็นประโยชน์ต่อการนำไปใช้ทดสอบต่อยอดการทำงานจริงในภาคสนามได้

โดยแบ่งการดำเนินงานเป็น 2 ขั้นตอนหลัก ประกอบไปด้วย 1) ออกแบบและสร้างเครื่องประเมินคุณภาพเมล็ดข้าวสารจากการกระบวนการสีข้าวด้วยเทคนิคประมวลผลภาพให้มีขนาดเล็ก เคลื่อนย้ายได้ง่าย เหมาะสมกับการใช้งานภาคสนาม (ภาพที่ 1) และ 2) พัฒนาฟังก์ชันโปรแกรมประมวลผลภาพให้สามารถประเมินการแตกหักของเมล็ดข้าวสารหลังการกะเทาะเปลือกและขัดสี ดังรายละเอียดขั้นตอนการศึกษาต่อไปนี้

ทำการสุ่มตัวอย่างข้าวเปลือกพันธุ์ขาวดอกมะลิ 105 ที่ความชื้น 10.4-15.2 เปอร์เซ็นต์ฐานเปียก มาผ่านกระบวนการกะเทาะเปลือกและขัดสี เพื่อเตรียมตัวอย่างข้าวสารสำหรับการถ่ายภาพ โดยทดสอบหาปริมาณตัวอย่างข้าวสารที่เหมาะสมในการถ่ายภาพจำนวน 6 ระดับ ได้แก่ 5, 10, 15, 20, 25 และ 30 กรัม แล้วจึงจำแนกเมล็ดข้าวที่มีขนาดแตกต่างกันในภาพถ่าย โดยการใช้คำสั่งของ Python เนื่องจาก Python นั้นมีฟังก์ชันและความสามารถในการวิเคราะห์ภาพถ่าย รวมถึงมีความสำเร็จรูปและประมวลผลได้อย่างรวดเร็ว โดยลำดับของขั้นตอนในการประมวลผลภาพนั้น มีลำดับในการประมวลผล ได้แก่ 1) การแปลงภาพถ่ายเป็นภาพขาวดำ (Gray scale) 2) การตรวจจับขอบของวัตถุในภาพถ่าย (Trim object) 3) การเขียนเส้นขอบ (Contour) 4) การคำนวณพื้นที่ในเส้นขอบและวัดขนาดแกน 5) การสร้างกรอบระบุวัตถุ (Box) และ 6) การนับจำนวนกรอบวัตถุ (Box) และคำนวณข้อมูลออกมาเป็นเปอร์เซ็นต์ ถือเป็นอันเสร็จสิ้นกระบวนการประมวลผลภาพ ได้ผลการวิเคราะห์ ดังภาพที่ 2

จากการทดสอบหาปริมาณตัวอย่างที่เหมาะสมสำหรับเครื่องต้นแบบฯ พบว่า ปริมาณของข้าวสาร ส่งผลต่อจำนวนเมล็ดข้าวในภาพถ่าย เมื่อมีปริมาณมากในขนาดพื้นที่ที่มีจำกัดทำให้เกิดการชิดกันและทับซ้อน ทำให้โปรแกรมทำการมองเป็นวัตถุชิ้นเดียวกัน ส่งผลให้ค่าตำแหน่งมีความผิดพลาดสูงขึ้น แนวโน้มความแม่นยำในการคัดแยกแปรผกผันกับปริมาณข้าวสารในภาพถ่าย โดยปริมาณตัวอย่างที่ให้ความแม่นยำสูงที่สุดคือ 5 กรัมต่อครั้ง ซมีความแม่นยำในการคัดแยกเท่ากับ 99.57 เปอร์เซ็นต์ มีค่าความคลาดเคลื่อนในการวัดน้ำหนักเท่ากับ 9.31 เปอร์เซ็นต์ หรือจาก 5.00 กรัม สามารถวัดได้ 5.47 กรัม ใช้เวลาในการวิเคราะห์เฉลี่ยที่ 8 วินาที และมีความแม่นยำในการคัดแยกจากการวิเคราะห์ภาพที่ปริมาณตัวอย่างข้าวสาร 10, 15, 20, 25 และ 30 กรัม เท่ากับ 97.34, 95.62, 91.63, 89.31 และ 77.51 เปอร์เซ็นต์ ตามลำดับ โดยมีแนวทางในการพัฒนาเครื่องต่อไปคือเพิ่มเซนเซอร์ตรวจวัดน้ำหนัก เพื่อให้ได้ค่าอ้างอิงสำหรับการขอรับรองมาตรฐานในการประเมินคุณภาพข้าวในเชิงพาณิชย์ พร้อมทั้งสามารถนำต้นแบบเครื่องประมวลผลภาพไปประยุกต์ใช้กับโครงการวิจัยที่จำเป็นต้องวิเคราะห์ภาพเพื่อจำแนกขนาดได้ต่อไป

บทความนี้ตีพิมพ์ลงใน Postharvest Newsletter ปีที่ 23 ฉบับที่ 2 เมษายน – มิถุนายน 2567

เอกสารอ้างอิง

• กระทรวงพาณิชย์. 2559. ประกาศกระทรวงพาณิชย์ เรื่องมาตรฐานสินค้าข้าว. ราชกิจจานุเบกษา เล่ม 133 ตอนพิเศษ 243 ง วันที่ 21 มีนาคม 2559: 14-19.
• กรมวิชาการเกษตร. 2547. คุณภาพและการตรวจสอบข้าวหอมมะลิไทย.(ออนไลน์).  แหล่งที่มา: http://www.ricethailand.go.th/library/document/E-book/brrd4706001.pdf. (10 มีนาคม 2563).
• สมาคมผู้ส่งออกข้าวไทย. 2561. ปริมาณส่งออกข้าวไทย 2558-2561. ข่าวสมาคมผู้ส่งออกข้าวไทยประจำเดือนมีนาคม 8(3).
• สุชาติ แย้มแม่น, ณรงค์ฤทธิ์ พิมพ์คำวงศ์ และโชคชรัตน์ ฤทธิ์เย็น. 2559. การจำแนกเมล็ดข้าวขาวด้วยกระประมวลผลภาพ. วารสารวิชาการและวิจัยมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลพระนคร 10(1): 1-14.
• Aghayeghazvini, H., A. Afzal., M. Heidarisoltanabadi., S. Malek and L. Mollabashi. 2009. Determining Percentage of Broken Rice by Using Image Analysis. pp. 1019–1027. In: D. Li and C. Zhao. (eds). Computer and Computing Technologies in Agriculture II, Volume 2. CCTA 2008. IFIP Advances in Information and Communication Technology, vol 294. Springer, Boston, MA. 
• Buus, O.T. 2013. Analysis of the Indented Cylinder by the use of Computer Vision. Ph.D. Dissertation. Aarhus University of Denmark. 183 p.
• Lee, C.K., L. Song., J. Yun., J.T. Seo., J.H. Lee., J.E. Kim., J.T. Lee., G.H. Jeong and C.K. Kim. 2009. The optimum operating conditions of indented cylinder length grader to remove broken rice based on varietal characteristics. Korean Journal of Crop Science 54: 366–374.
• Kim, M.H. and S.J. Park. 2013. Analysis of broken rice separation efficiency of a laboratory indented cylinder separator. Journal of Biosystems Engineering 38(2): 95-102.
• Yadav B.K. and V.K. Jindal. 2001. Monitoring milling quality of rice by image analysis. Journal of Computers and Electronics in Agriculture 33(1): 19-33.

The post การพัฒนาเครื่องต้นแบบวัดปริมาณข้าวต้นสำหรับการประเมินคุณภาพข้าวสารด้วยเทคนิคประมวลผลภาพ appeared first on ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว.

โดย รศ.ดร.ชัยณรงค์ รัตนกรีฑากุล มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

พืชอาศัยมีการแสดงลักษณะต้านทานจากการเข้าทำลายของเชื้อสาเหตุโรคพืชหลังจากที่มีการฉีดพ่นหรือผ่านสภาพการจัดการบางอย่าง ซึ่งเกิดจากการกระตุ้นให้เกิดความต้านทาน การตอบสนองดังกล่าวอาจแสดงออกเป็นความต้านทานในรูปแบบความต้านทานเฉพาะแห่ง (localized resistance reaction) หรือความต้านทานที่ส่งผลไปทั่วทั้งต้นพืช (systemic resistance reaction) โดยตัวอย่างความต้านทานเฉพาะแห่ง เช่น พบว่าการเจริญของเชื้อสาเหตุโรคพืชถูกยับยั้ง ให้เห็นเป็นแผลสะเก็ด หรือแผลที่ไม่สามารถลุกลามต่อไปได้ เรียกการตอบสนองนี้ว่า hypersensitive reaction การตอบสนองของพืชดังกล่าวมักเกิดจากส่วนของยีนต้านทาน (resistance gene) และส่วนของเชื้อโรคพืชที่มียีนที่สามารถเข้าทำลายพืชได้ ทั้งสองส่วนสามารถไปกระตุ้นการตอบสนองในการควบคุมโรคพืชได้ (Heitefuss and Williams, 1976; Prell and Day, 2001) ส่วนความต้านทานที่ส่งผลไปทั่วทั้งต้นพืช เป็นการปลุกความต้านทานให้ตอบสนองทั่วทั้งต้นของพืชอาศัย ไม่จำกัดเฉพาะจุดใดจุดหนึ่ง  ในสภาพการปฏิบัติของเกษตรกรพบว่าเชื้อจุลินทรีย์ปฏิปักษ์หรือจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ชนิด plant growth promoting bacteria (PGPB) รวมถึงการได้รับผลทางกายภาพเช่นการได้รับแสง UV ในอัตราที่เหมาะสม สามารถให้เกิดเป็นการกระตุ้นความต้านทานได้ นอกจากนี้ยังมีรายงานการใช้สารเพื่อกระตุ้นความต้านทานในพืชดังแสดงในตารางที่ 1

การกระตุ้นความต้านทานที่ส่งผลไปทั่วทั้งต้น เป็นการกระตุ้นความต้านทานผ่านทางการกระตุ้นกิจกรรมของพืชอาศัยให้เพิ่มมากขึ้น (systemic acquired resistance, SAR) การตอบสนองดังกล่าวสามารถเกิดได้จากการใช้สารประกอบธรรมชาติหรือสารเคมีบางชนิด จากการทดสอบสารกระตุ้นความต้านทานชนิดต่างๆ โดยใช้มะม่วงน้ำดอกไม้สีทองที่สุกแก่เต็มที่ ชุบสารกระตุ้นความต้านทาน 30 นาที และพักไว้ให้แห้ง 30 นาที แล้วจึงเริ่มปลูกเชื้อราสาเหตุโรคแอนแทรคโนส (Colletotrichum gloeosporioides) เก็บรักษาผลมะม่วงไว้ที่ตู้บ่ม 20 องศาเซลเซียส  นาน 15 วัน ติดตามประสิทธิภาพของสารกระตุ้นความต้านทานที่ชุบผล โดยการตรวจสอบขนาดแผลบนผลมะม่วง และคำนวนเปอร์เซ็นต์การยับยั้งการเกิดโรค ผลดังในภาพที่ 1 และภาพที่ 2 พบว่า การชุบสารกระตุ้นความต้านทาน salicylic acid, acibenzolar-S-methyl, β-aminobutyric acid, Bacillus subtilis และ chitosan กับผลมะม่วง   มีเปอร์เซ็นต์ยับยั้งการเกิดโรคแอนแทคโนสได้ในระดับที่แตกต่างกันในช่วง 2.0 – 15.2 % โดยพบว่า การใช้ β -aminobutyric acid มีเปอร์เซ็นต์การยับยั้งการเกิดโรคมากที่สุด คือ 15.2 % รองลงมาได้แก่ Bacillus subtilis, acibenzolar-S-methyl, salicylic acid และ chitosan ตามลำดับ ทั้งนี้ศักยภาพในการลดการเกิดโรคของสารกระตุ้นความต้านทานมีความแปรผันสูงในแต่ละครั้งที่ทดสอบ ทั้งนี้เนื่องจากผลในการตอบสนองของมะม่วงที่มีการจัดการแตกต่างกันในแต่ละพื้นที่ อย่างไรก็ตาม การจัดการควบคุมโรคแอนแทรคโนสในแปลงมะม่วงที่มีประสิทธิภาพร่วมกับการใช้สารกระตุ้นความต้านทาน จะช่วยลดการเกิดโรคแอนแทรคโนสบนผลมะม่วงหลังการเก็บเกี่ยว และทำให้ผลิตผลมีคุณภาพสูงขึ้น

เมื่อทำการฉีดพ่นสารกระตุ้นความต้านทานบนผลมะม่วง จะมีผลต่อการกระตุ้นการแสดงออกของยีนทำให้เกิดเอนไซม์หรือโปรตีนที่ตอบสนองต่อกิจกรรมต้านทานที่เกิดขึ้นในลักษณะต่างๆ จากภาพที่ 3 ได้รวบรวมข้อมูลกิจกรรมการตอบสนองของยีนจากมะม่วงที่ได้รับสารกระตุ้นด้วย salicylic acid, acibenzolar-S-methyl, β-aminobutyric acid, Bacillus subtilis และ chitosan ซึ่งมีการแสดงออกของยีนที่แสดงออกแตกต่างกัน ดังนี้

1. การแสดงออกของกลุ่มยีนที่เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงกิจกรรมภายในเซลล์ (cellular component) ซึ่งจากการชุบด้วย β-aminobutyric acid มีการตอบสนองไม่มากและพบได้เฉพาะกิจกรรมที่เกี่ยวข้องกับกิจกรรมภายในเซลล์รวมถึงการเกาะจับบริเวณผนังเมมเบรน
2. การแสดงออกของกลุ่มยีนที่เกี่ยวกับกิจกรรมการทำหน้าที่ทางชีวโมเลกุล ซึ่งการกระตุ้นด้วยสาร BABA ที่พบว่าไปกระตุ้นสารประกอบอินทรีย์ที่มีวงแหวน (heterocyclic) เกี่ยวข้องกับการสร้างสารประกอบฟีนอล และสารประกอบเทอร์ปีนที่ออกฤทธิ์ในการยับยั้งเชื้อราได้
3. การแสดงออกของยีนที่เกี่ยวกับกิจกรรมทางชีววิทยาของเซลล์ ซึ่งกระตุ้นความต้านทานในระดับสูง

ในการพัฒนาเทคนิคสำหรับตรวจติดตามผลมะม่วงที่ได้รับสารกระตุ้นความต้านทาน พบว่า การใช้ยีน
desiccation-related protein (DRP) เพื่อตรวจสอบ RNA จากผิวมะม่วงที่ได้รับสารกระตุ้นความต้านทานด้วยเทคนิค qPCR จะเห็นการตอบสนองของสัญญานได้ชัดเจนที่สุด เมื่อเทียบกับยีนลักษณะอื่นๆ เมื่อพิจารณาประสิทธิภาพของสารกระตุ้นความต้านทานชนิด salicylic acid, acibenzolar-S-methyl, β-aminobutyric acid, Bacillus subtilis และ chitosan ต่อการตอบสนองของยีนต่างๆ พบว่ามะม่วงที่ผ่านการพ่นด้วยสาร chitosan, Bacillus subtilis และβ-aminobutyric acid มีผลการตอบสนองต่อยีนที่เกี่ยวข้องกับความต้านทานได้แก่ ยีน MLP (major latex protein) ยีน PR4 (pathogenesis-related protein) ยีน CHI (chitinase) และยีน 4CL7 (4-coumarate – CoA) ได้ดี ซึ่งแสดงถึงส่วนที่ไปสนับสนุนให้เกิดการกระตุ้นความต้านทานในผลมะม่วง (ภาพที่ 4)

ดังนั้นการใช้สารกระตุ้นความต้านทานโรคแอนแทรคโนสของมะม่วง พบว่ามีศักยภาพของสารกระตุ้นความต้านทานโรคได้ในระดับหนึ่ง ส่งผลให้ลดอาการของโรคแอนแทรคโนสได้เพียงเล็กน้อย และจากการติดตามการแสดงออกของยีนด้วยเทคนิค transcriptome ทำให้ทราบความหลากหลายของยีนที่แสดงออก โดยลักษณะความต้านทานบนผลมะม่วงนั้น สามารถตรวจสอบได้จากการแสดงออกของยีน DRP โดยทั้งนี้ผลมะม่วงที่ฉีดพ่นสาร chitosan, Bacillus subtilis และβ-aminobutyric acid ให้ผลการตอบสนองต่อยีน MLP (major latex protein) ยีน PR4 (pathogenesis-related protein) ยีน CHI (chitinase) และ ยีน 4CL7 (4-coumarate – CoA) ได้

บทความนี้ตีพิมพ์ลงใน Postharvest Newsletter ปีที่ 23 ฉบับที่ 1 มกราคม – มีนาคม 2567

เอกสารอ้างอิง

• Heitefuss, R. and P.H. Williams. 1976. Physiological plant pathology. Springer-Verlag, Berlin, New York. 892 p.
• Prell, H.H. and P. Day. 2001. Plant-fungal pathogen interaction. Springer. 214 p.

The post ศักยภาพและฤทธิ์ในการทำงานของสารกระตุ้นความต้านทานในมะม่วง appeared first on ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว.

โดย ปาริชาติ เทียนจุมพล และคณะ
ศูนย์วิจัยเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

เมื่อกล่าวถึงกาแฟ (coffee) คงไม่มีผู้บริโภคตอบว่าไม่รู้จัก ด้วยเอกลักษณ์เฉพาะตัวทั้งกลิ่นและรสชาติแล้ว ยังสามารถนำมาปรุงแต่งได้หลากหลายและแตกต่างกันไปตามรสนิยมของนักดื่ม ซึ่งส่วนใหญ่ดื่มกาแฟมากกว่า 1 ถ้วยต่อวัน ในรูปแบบต่าง ๆ ทั้งแบบร้อนและแบบเย็น จากพฤติกรรมการบริโภคเหล่านี้จึงมีส่วนช่วยผลักดันให้กาแฟเป็นสินค้าเกษตรที่มีการซื้อขายมากในตลาดโลก เนื่องจากความต้องการบริโภคกาแฟของโลกมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยในช่วงระยะเวลา 10 ปีที่ผ่านมา การบริโภคกาแฟของโลกเติบโตเฉลี่ยร้อยละ 2.1 ต่อปี สอดคล้องกับปริมาณการผลิตกาแฟรวมของโลกที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจาก 9.72 ล้านตัน ในปี พ.ศ. 2559 เป็น 10.03 ล้านตัน ในปี พ.ศ. 2562 จากประเทศผู้ผลิตกว่า 40 ประเทศทั่วโลก

สำหรับประเทศไทยมีการปลูกกาแฟ เพื่อการบริโภคทั้งภายในประเทศและส่งออกต่างประเทศ โดยในช่วงปี พ.ศ. 2558-2562 มีปริมาณความต้องการเมล็ดกาแฟภายในประเทศเฉลี่ย 78,953 ตันต่อปี เพิ่มขึ้นเฉลี่ยร้อยละ 6.48 ในขณะที่ประเทศไทยสามารถผลิตเมล็ดกาแฟได้เพียง 26,162 ตันต่อปี ทำให้ผลผลิตไม่เพียงพอต่อความต้องการบริโภคภายในประเทศ ดังนั้นกาแฟจึงเป็นพืชเศรษฐกิจที่สำคัญชนิดหนึ่งของไทย เนื่องจากตลาดกาแฟมีการขยายตัวอย่างมาก ทำให้ความต้องการใช้เมล็ดกาแฟของโรงงานแปรรูปกาแฟในประเทศเพิ่มขึ้น

พันธุ์กาแฟที่ปลูกในประเทศไทยส่วนใหญ่เป็นพันธุ์โรบัสตา  (Coffea canephora var. robusta) ร้อยละ 78 แหล่งปลูกที่สำคัญอยู่ในภาคใต้ ได้แก่ จังหวัด ชุมพร ระนอง สุราษฎร์ธานี กระบี่ นครศรีธรรมราช ประจวบคีรีขันธ์ และพังงา ส่วนพันธุ์อะราบิกา (Coffea arabica) มีเพียงร้อยละ 22 แหล่งปลูกที่สำคัญอยู่ในภาคเหนือ ได้แก่ จังหวัดเชียงใหม่ เชียงราย น่าน แม่ฮ่องสอน และตาก แต่ในการผลิตกาแฟของเกษตรกรไทยยังคงประสบปัญหาในด้านคุณภาพเมล็ดกาแฟที่ผลิตได้ไม่สม่ำเสมอ เช่น มีเมล็ดดำ มีสิ่งปลอมปนสูงทั้งเมล็ดที่ถูกแมลงเข้าทำลาย เมล็ดที่มีเชื้อรา และเมล็ดแตก รวมถึงมีความชื้นค่อนข้างสูงด้วย ซึ่งส่งผลกระทบโดยตรงต่อราคาจำหน่าย ทำให้เกษตรกรขายเมล็ดกาแฟไม่ได้ราคา ประกอบกับเครื่องมือที่มีความเหมาะสมสำหรับใช้ในการตรวจวัดคุณภาพเมล็ดกาแฟของเกษตรกรหรือผู้ประกอบการด้านการผลิตและจำหน่ายกาแฟของประเทศไทย ยังมีค่อนข้างจำกัด และทำให้เกษตรกรหรือผู้ประกอบการไม่สามารถดำเนินการตรวจสอบคุณภาพเมล็ดกาแฟที่ผลิตได้ด้วยตนเอง ส่งผลให้ขาดข้อมูลด้านคุณภาพและไม่มีอำนาจในการต่อรองราคา

ดังนั้นคณะนักวิจัยของมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ภายใต้การสนับสนุนอย่างต่อเนื่องจากศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว กองส่งเสริมและประสานเพื่อประโยชน์ทางวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม สำนักงานปลัดกระทรวง กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม ในการศึกษาวิจัยเพื่อนำเทคโนโลยีแบบไม่ทำลาย (non-destructive technology) ด้วยเนียร์อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี (near infrared spectroscopy, NIRS) มาใช้ประโยชน์ทางด้านการตรวจสอบคุณภาพสินค้าเกษตรของประเทศไทยมาเป็นระยะเวลาเกือบ 20 ปี โดยเฉพาะการตรวจวัดคุณภาพ ซึ่งเป็นขั้นตอนที่สำคัญในกระบวนการจัดการหลังการเก็บเกี่ยว เนื่องจากส่งผลต่อคุณภาพผลผลิต ราคาจำหน่าย และย่อมกระทบต่อต้นทุนการผลิตอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้  โดยเทคนิค NIRS มีข้อดีคือ เป็นเทคนิคที่ไม่ต้องทำลายตัวอย่างในการตรวจวิเคราะห์ ลดการสูญเสียผลผลิต ลดการใช้สารเคมี ประหยัดเวลาและแรงงาน ลดต้นทุนการผลิต และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม จึงมีการนำเทคนิค NIRS ไปประยุกต์ใช้กันอย่างกว้างขวาง ทั้งการวิเคราะห์เชิงปริมาณ (quantitative analysis) และคุณภาพ (qualitative analysis) ของผลิตผลเกษตร

ดังนั้นคณะนักวิจัยจึงได้พัฒนาเครื่องต้นแบบการตรวจสอบคุณภาพเมล็ดกาแฟ (Mini-NIR) ประกอบด้วย 4 ส่วนประกอบหลัก ได้แก่ 1) แหล่งกำเนิดแสง (light source) 2) ชุดวางตัวอย่าง (sample cell) สำหรับวัดสเปกตรัม 3) ชุดตรวจวัด (detector) และ 4) ชุดประมวลผล (data processing) ควบคุมการทำงานด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ สามารถสั่งงานได้อย่างอิสระผ่านจอ LCD แบบ touch screen ทำงานโดยอาศัยหลักการดูดกลืนคลื่นแสงเนียร์อินฟราเรด (near infrared, NIR) ของสารประกอบอินทรีย์ที่พบในเมล็ดกาแฟ NIR เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีช่วงความยาวคลื่น 700-2500 นาโนเมตร สามารถแบ่งออกได้เป็น  2 ช่วงคลื่น คือ คลื่นสั้น (short wavelength near infrared, SWNIR) มีความยาวคลื่นระหว่าง 700-1100 นาโนเมตร และคลื่นยาว (long wavelength near infrared, LWNIR) มีความยาวคลื่นระหว่าง 1100-2500 นาโนเมตร สำหรับเครื่องต้นแบบการตรวจสอบคุณภาพเมล็ดกาแฟ เมื่อให้คลื่นแสง NIR แก่เมล็ดกาแฟ (green coffee bean) ที่ต้องการตรวจวัด คลื่นแสง NIR จะถูกดูดกลืนพลังงานไปบางส่วน และการดูดกลืนนั้นโครงสร้างโมเลกุลของสารที่อยู่ในเมล็ดกาแฟมีการตอบสนองต่อแสง NIR ต่างกัน ด้วยเหตุนี้ค่าของพลังงานที่ถูกดูดกลืนโดยเมล็ดกาแฟที่ทำการตรวจวัด จึงสามารถจำแนกองค์ประกอบ คุณสมบัติภายในหรือคุณภาพได้ โดยไม่ต้องมีการทำลายผลผลิต

นอกจากนี้ลักษณะทางกายภาพของเมล็ดกาแฟที่มีความแตกต่างกันทั้ง ขนาด รูปร่าง ความโค้งมน และความเรียบมันของผิวสัมผัส รวมถึงลักษณะโครงสร้างภายในเมล็ด ทำให้เกิดปฏิสัมพันธ์กับคลื่นแสง NIR ปรากฏเป็นแถบการดูดกลืนพลังงานของคลื่น NIR (absorption  band) แตกต่างกันที่ความยาวคลื่นต่างๆ เรียกว่า สเปกตรัม (spectrum) แล้วจึงนำไปวิเคราะห์ข้อมูลโดยการหาความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลสเปกตรัมและข้อมูลคุณภาพของเมล็ดกาแฟด้วยวิธีทางเคโมเมทริกซ์ (chemometrics) ซึ่งเป็นการประยุกต์ใช้ความรู้ทางคณิตศาสตร์ สถิติ และคอมพิวเตอร์ เพื่อสร้างแบบจำลองหรือโมเดล สำหรับใช้ในงานวิเคราะห์ประจำวัน (routine analysis) สำหรับเครื่อง Mini-NIR ที่พัฒนาขึ้นโดยคณะนักวิจัยของมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ จะใช้ข้อมูลการดูดกลืนแสง NIR ของเมล็ดกาแฟ ซึ่งได้จากการนำเมล็ดกาแฟน้ำหนักประมาณ 100 กรัมต่อตัวอย่าง บรรจุลงใน  บิกเกอร์ แล้วนำไปวางตรงชุดวางตัวอย่างของเครื่อง Mini-NIR แล้ววัดสเปกตรัมเฉพาะในช่วงความยาวคลื่น 900-1700 นาโนเมตร ซึ่งคือคลื่นแสง NIR ทั้งในช่วงคลื่นสั้นและช่วงคลื่นยาว แล้วนำข้อมูลสเปกตรัมเข้าสู่ส่วนประมวลผลเพื่อทำนายคุณภาพที่ต้องการตรวจวัด

โดยสามารถใช้ในการตรวจสอบคุณภาพเมล็ดกาแฟทั้งด้านความชื้น การปลอมปนด้วยเมล็ดกาแฟบกพร่องชนิดต่าง ๆ และคุณภาพด้านอื่นๆ ของเมล็ดกาแฟ ช่วยลดการสูญเสียผลผลิตกาแฟในกระบวนการจัดการหลังการเก็บเกี่ยว ทำงานได้อย่างรวดเร็วภายในระยะเวลา 1 นาทีต่อตัวอย่าง สามารถตรวจสอบคุณภาพด้านต่างๆ ของเมล็ดกาแฟในคราวเดียวกัน ช่วยลดต้นทุนการผลิต ไม่ใช้สารเคมีในการตรวจวิเคราะห์ ไม่เกิดของเสียจึงเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม มีขนาดกะทัดรัด น้ำหนักเบา เคลื่อนย้ายได้สะดวกและวิธีการใช้งานไม่ซับซ้อน เพื่อช่วยสร้างความเชื่อมั่นในคุณภาพของสินค้าให้กับผู้ผลิตและผู้บริโภค

เอกสารอ้างอิง

• กรมเจรจาการค้าระหว่างประเทศ.  2563.  สินค้ากาแฟและผลิตภัณฑ์กาแฟ.  [ออนไลน์].  เข้าถึงได้จาก: https://api.dtn.go.th/files/v3/5e8712f2ef4140204c3022ce/download.
• International Coffee Organization.  2021.  Trade statistics. [Online].  Available: https://www.ico.org/.
• Osborne, B. G., T. Fearn and P. H. Hindle.  1993.  Practical NIR spectroscopy: with Applications in Food and Beverage Analysis. 2^nd ed. Longman Singapore Publisher ( Pte ) Ltd, Singapore.  227 pp.

บทความนี้ตีพิมพ์ลงใน Postharvest Newsletter ปีที่ 22 ฉบับที่ 4 ตุลาคม – ธันวาคม 2566

The post เครื่องต้นแบบการตรวจสอบคุณภาพเมล็ดกาแฟ (Mini-NIR) appeared first on ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว.

โดย ณัฐวุฒิ เนียมสอน^1,2 วิบูลย์ ช่างเรือ^1,2 เยาวลักษณ์ จันทร์บาง^2,3 เกวลิน คุณาศักดากุล³ และ ปาริชาติ เทียนจุมพล^2
1ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่
²ศูนย์วิจัยเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่
³ภาควิชากีฏวิทยาและโรคพืช คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

ในระหว่างการเก็บรักษาข้าวกล้อง นอกจากมีการเสื่อมสภาพเนื่องจากการเข้าทำลายของแมลงและการเกิดโรคแล้ว ก็จะเกิดจากการเปลี่ยนแปลงทางเคมีโดยธรรมชาติทำให้เกิดกลิ่นหืน การเลื่อมสภาพดังกล่าวข้างต้นหากตรวจพบล่าช้าจะทำให้เกิดการสูญเสียทั้งด้านปริมาณและคุณภาพ ซึ่งส่งผลต่อมูลค่าทางเศรษฐกิจ และต่อสุขภาพของผู้บริโภค การใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ช่วยในการตรวจวัดตั้งแต่ระยะเริ่มต้น จะสามารถป้องกันไม่ให้ความเสียหายลุกลาม และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เหล่านี้ ยังใช้เพื่อการตรวจติดตามการเปลี่ยนแปลงคุณภาพของผลิตผลหลังการเก็บเกี่ยว และพัฒนาต่อให้เป็นระบบเตือนภัยเพื่อสร้างระบบรักษาคุณภาพผลิตผลหลังการเก็บเกี่ยว

จมูกอิเล็กทรอนิกส์ (electronic nose, eNose) ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อเลียนแบบการดมกลิ่นของมนุษย์ มีศักยภาพในการแก้ปัญหาที่หลากหลายเกี่ยวกับกลิ่น จมูกอิเล็กทรอนิกส์เป็นเครื่องมือที่ใช้ตรวจวัด แยกแยะ และจดจำกลิ่นหรือสารเคมีระเหยที่ซับซ้อน โดยใช้แถวลำดับเซ็นเซอร์ทางเคมี (array of gas sensors) และกระบวนการจัดการทางสัญญาณ (signal preprocessing) รวมถึงขั้นตอนวิธีสร้างรูปแบบการจดจำกลิ่น (pattern recognition) เมื่อมีกลิ่นหรือสารเคมีระเหยไหลผ่านเซ็นเซอร์ โมเลกุลที่ไหลผ่านจากสารนั้นๆ จะตกสะสมบนผิวของเซ็นเซอร์ส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสมบัติทางไฟฟ้า โดยเซ็นเซอร์แต่ตัวจะตอบสนองต่อโมเลกุลไอระเหยทั้งหมดแต่ด้วยลักษณะที่แตกต่างกัน การตอบสนองของเซ็นเซอร์ดังกล่าวจะถูกแปลงรูปและส่งต่อเป็นสัญญาณดิจิตอล แล้วจัดเก็บก่อนนำไปวิเคราะห์ทางสถิติด้วยระบบการคำนวณต่อไป

โดยพื้นฐานแล้วจมูกอิเล็กทรอนิกส์ไม่ได้ถูกออกแบบเพื่อวิเคราะห์หรือระบุองค์ประกอบทางเคมีของกลิ่นนั้น ๆ แต่ถูกออกแบบให้ทำงานเหมือนจมูกมนุษย์นั่นคือเรียนรู้จำกลิ่นได้จากรูปแบบการตอบสนองของแผงลำดับเซ็นเซอร์ จึงจำเป็นต้องมีกระบวนการฝึกเพื่อให้จมูกอิเล็กทรอนิกส์มีความสามารถในการจำแนกชนิดของกลิ่นต่าง ๆ ที่ต้องการ

ดังนั้น ในการศึกษาครั้งนี้จึงเป็นการพัฒนาการตรวจวัดการติดเชื้อสาเหตุของโรค การเข้าทำลายของแมลง และการเปลี่ยนแปลงคุณภาพของข้าวกล้องด้วยจมูกอิเล็กทรอนิกส์

จมูกอิเล็กทรอนิกส์

ต้นแบบจมูกอิเล็กทรอนิกส์ถูกออกแบบและสร้างขึ้นในสาขาวิศวกรรมเกษตร คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ แสดงในภาพที่ 1 ประกอบด้วยเซ็นเซอร์ MQ3, MQ7, MQ8 (HANWEI Ltd. China) TGS822, TGS2600, TGS2610 และ TGS2620 (Figaro Eng. Japan) เซ็นเซอร์แต่ละตัวมีความสามารถเฉพาะแตกต่างกันถูกจัดอยู่ในกลุ่มแผงลำดับเซ็นเซอร์ (Metal Oxide Semiconductor, MOS) ต้นแบบจมูกอิเล็กทรอนิกส์นี้มีระบบลำเลียงแก๊สโดยใช้ปั๊มอากาศขนาดเล็ก (micropump) และควบคุมอัตราการไหลที่ 0.4 ลิตรต่อนาที ในส่วนของการควบคุมทิศทางการไหลจะใช้โซลินอยด์วาล์ว จำนวน 3 ตัว การควบคุมต้นแบบจมูกอิเล็กทรอนิกส์และการจัดเก็บข้อมูลสัญญาณจากชุดเซ็นเซอร์โดยใช้คอมพิวเตอร์ผ่าน DAQ NI USB-6009 สำหรับตัวอย่างสัญญาณที่ได้จากชุดเซ็นเซอร์แสดงในภาพที่ 2

สรุปผลการศึกษา

ต้นแบบจมูกอิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างขึ้นสามารถตรวจวัดกลิ่นหืนของข้าวกล้อง กลิ่นจากแมลง และกลิ่นจากเชื้อรา ได้ จากการวิเคราะห์ข้อมูลด้วยเทคนิค PCA (principle component analysis) พบว่า มีความเป็นไปได้ในการจำแนกกลุ่มของสารเคมีระเหยจากข้าวกล้องที่มีกลิ่นหืน และไม่มีกลิ่นหืน กลิ่นจากมอดแป้ง และกลิ่นจากเชื้อรา Aspergillus niger ด้วยระบบจมูกอิเล็กทรอนิกส์ พิจารณาจาก  PCA score plot ที่แสดงในภาพที่ 3 เมื่อนำข้อมูลการทดสอบตัวอย่างข้าวกล้องที่มีกลิ่นหืน ข้าวกล้องที่มีเชื้อรา และข้าวกล้องที่มีแมลงเข้าทำลาย เปรียบเทียบกับข้าวกล้องปกติ จำนวน 3 กลุ่มทดสอบ กลุ่มตัวอย่างละ 400 ข้อมูล นำไปวิเคราะห์และสร้างสมการเพื่อจำแนกกลิ่นที่เกิดจากการเสื่อมคุณภาพของข้าวกล้องระหว่างการเก็บรักษาด้วยวิธีวิเคราะห์การถดถอยเชิงเส้น พบว่าสมการทำนายที่ได้มีความแม่นยำในการประเมินสูง โดยที่ (1) การทดสอบการจำแนกข้าวกล้องที่มีกลิ่นหืนและข้าวกล้องไม่มีกลิ่นหืน มีค่า R² = 0.92 ค่าความคลาดเคลื่อนมาตรฐานของตัวอย่างในชุดสร้างสมการ (calibration set)  (SEC) = 0.14 (2) การทดสอบการจำแนกข้าวกล้องที่มอดแป้งเข้าทำลายกับข้าวกล้องที่ไม่มีมอดแป้ง มีค่า R² = 0.98 และ SEC = 0.068 และ (3) การทดสอบการจำแนกกลิ่นเชื้อราในข้าวกล้องเปรียบเทียบกับข้าวกล้องที่ไม่มีเชื้อรา มีค่า R² = 0.78 และ SEC = 0.2

บทความนี้ตีพิมพ์ลงใน Postharvest Newsletter ปีที่ 22 ฉบับที่ 3 กรกฎาคม – กันยายน 2566

The post การพัฒนาอุปกรณ์สำหรับตรวจสอบโรค แมลง และการเปลี่ยนแปลงกลิ่นหืนในข้าวกล้อง โดยใช้เทคโนโลยีจมูกอิเล็กทรอนิกส์ appeared first on ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว.

โดย วราภา มหากาญจนกุล^1,2 กนิฐพร วังใน¹ และวิภาดา ศิริอนุสรณ์ศักดิ์^1
1ภาควิชาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการอาหาร คณะอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
²ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว กระทรวงการอุดมศึกษาวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม

การปนเปื้อนสารพิษจากเชื้อราในวัตถุดิบทางการเกษตร เป็นปัญหาสำคัญที่ส่งผลกระทบต่อความปลอดภัยของผู้บริโภคและความมั่นคงทางอาหาร รวมถึงความเสียหายทางเศรษฐกิจ จากการรายงานของ BIOMIN ในไตรมาสแรกของปี 2564 (มกราคม-มีนาคม) พบการปนเปื้อนของสารพิษอะฟลาทอกซินมากกว่า 55% ผลผลิตทางการเกษตรที่มักพบการปนเปื้อนอะฟลาทอกซิน บี1 (AFB₁) เช่น ข้าวโพด ถั่วลิสง ข้าว และผลิตภัณฑ์จากเมล็ดธัญพืช สารพิษจากเชื้อราชนิดนี้ถูกจัดอยู่ในกลุ่ม 1 ของสารก่อมะเร็ง โดยหน่วยงานสากลด้านการศึกษาวิจัยโรคมะเร็ง (IARC) ส่วนใหญ่คนและสัตว์ได้รับสารพิษจากเชื้อราจากการบริโภคอาหารที่มีสารพิษปนเปื้อน สำหรับวัตถุดิบอาหารสัตว์อาจมีการปนเปื้อนสารพิษจากเชื้อราได้ในทุกขั้นตอนการผลิตอาหารสัตว์ ซึ่งส่วนประกอบของอาหารสัตว์ในประเทศไทยได้จากการผลิตภายในประเทศและนำเข้าจากต่างประเทศ มีความเป็นไปได้ที่อาจเกิดการปนเปื้อนสารพิษจากเชื้อราได้ ในหลายปีที่ผ่านมาการลดความปนเปื้อนของสารพิษจากเชื้อราเป็นสิ่งที่ได้รับความสนใจจากเกษตรกรและอุตสาหกรรมปศุสัตว์ วิธีที่นิยมนำมาใช้ก็คือการเติมสารดูดซับผสมลงในวัตถุดิบ เนื่องจากง่ายต่อการนำมาใช้และมีหลากหลายชนิด เช่น ซีโอไลท์ เบนโทไนท์ และไฮเดรตโซเดียมแคลเซียมอลูมิโนซิลิเกต ส่วนใหญ่สารดูดซับต้องนำเข้าจากต่างประเทศ ทำให้ต้องสูญเสียเงินกับการนำเข้าสารดูดซับและส่งผลต่อต้นทุนการผลิตปศุสัตว์ นอกจากนี้ยังพบข้อจำกัดบางอย่างในการใช้สารดูดซับ เช่น สารดูดซับสามารถดูดซับวิตามิน  แร่ธาตุ  และยาปฏิชีวนะ  (Shakoor and Nasar, 2018) ทำให้โภชนาการอาหารที่สัตว์สมควรได้รับลดลง หากสามารถพัฒนาสารดูดซับสารพิษจากเชื้อราที่มีประสิทธิภาพในการดูดซับสารพิษจากเชื้อราได้หลายชนิด ราคาไม่แพง และไม่ส่งผลกระทบข้างเคียงกับสัตว์ คาดว่าน่าจะเป็นประโยชน์ต่อเกษตรกรและอุตสาหกรรมปศุสัตว์

ที่ผ่านมามีการนำวัสดุเหลือทิ้งหลายชนิดมาใช้เป็นสารดูดซับ โดยเฉพาะอย่างยิ่งวัสดุเหลือทิ้งที่เป็นส่วนประกอบของพืช เช่น กากองุ่น ฟางข้าว เปลือกทุเรียน เนื่องจากเป็นวัสดุที่มีองค์ประกอบของลิกนิน เซลลูโลส และเฮมิเซลลูโลส ซึ่งมีองค์ประกอบของหมู่ฟังก์ชันจำนวนมาก เมื่อนำไปดูดซับในรูปของสารละลายจะเกิดการแลกเปลี่ยนประจุกับสารละลาย ทำให้มีคุณสมบัติในการดูดซับได้ดี รวมทั้งโครงสร้างของเซลล์พืชมีลักษณะเป็นรูพรุนที่เกิดจากท่อลำเลียงต่างๆ เป็นการเพิ่มพื้นที่ผิว สามารถเกิดการดูดซับเพิ่มขึ้น ประเทศไทยเป็นประเทศเกษตรกรรมที่มีวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรจำนวนมาก หนึ่งในนั้นคือเปลือกมะพร้าวอ่อน โดยมะพร้าว 1 ผลจะมีเปลือกมะพร้าวประมาณ 30%  (ภาพที่ 1)   ซึ่งเปลือกมะพร้าวอ่อนที่เป็นของเหลือทิ้งจากทั้งวิสาหกิจขนาดกลางและขนาดย่อมรวมไปถึงอุตสาหกรรมแปรรูปมะพร้าว มีปริมาณมากถึงปีละ 300,000 ตัน ทั้งนี้การนำเปลือกมะพร้าวอ่อนไปใช้ประโยชน์ค่อนข้างจำกัด ดังนั้นการนำเปลือกมะพร้าวอ่อน ซึ่งมีองค์ประกอบของลิกนิน เซลลูโลส และเฮมิเซลลูโลส มาพัฒนาเป็นสารดูดซับ น่าจะเป็นแนวทางในการเพิ่มมูลค่าให้กับวัสดุเหลือทิ้งดังกล่าว และช่วยลดปัญหาที่เกิดขึ้นจากการจัดการที่ไม่เหมาะสม

ในการศึกษานี้ เปลือกมะพร้าวอ่อนถูกปรับสภาพด้วยกรดซัลฟูริก เนื่องจากงานวิจัยที่ผ่านมา พบว่าวัสดุเหลือทิ้งประเภทนี้เมื่อผ่านการปรับสภาพด้วยกรดจะช่วยทำให้พื้นที่ผิวของสารดูดซับมีความเหมาะสมและมีประสิทธิภาพในการดูดซับเพิ่มขึ้นด้วย ซึ่งผงเปลือกมะพร้าวที่ผ่านการปรับสภาพด้วยกรดซัลฟูริก มีลักษณะเป็นผงละเอียดสีดำ (ภาพที่ 2) จากการวิเคราะห์ลักษณะพื้นผิวของสารดูดซับด้วยกล้อง SEM (ภาพที่ 3) พบว่าพื้นผิวของสารดูดซับ CP มีลักษณะเรียบ ไม่พบรูพรุนบนพื้นผิว ในขณะที่สารดูดซับ AMCP พื้นผิวมีลักษณะขรุขระ และมีรูพรุนมาก การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดจากกรดซัลฟูริกทำลายโครงสร้างที่แข็งแรงของลิกโนเซลลูโลส และช่วยเพิ่มความพรุนของวัสดุ

จากการประเมินประสิทธิภาพของผงเปลือกมะพร้าว AMCP ในการดูดซับสารพิษ AFB₁ ในระบบโมเดลจำลองทางเดินอาหารของสัตว์ที่พีเอช 3 และพีเอช 7 (in vitro)  โดยมีการจำลองการปนเปื้อนสารพิษ AFB₁ ที่ความเข้มข้น 1 ug/ml ผลทดสอบการดูดซับ AFB₁ ของผงเปลือกมะพร้าว CP และ AMCP แสดงดัง ภาพที่ 4 ผลการทดลองพบว่าเมื่อเปรียบเทียบเปอร์เซ็นต์การดูดซับ AFB₁ ที่พีเอช (pH) 3 ของสารดูดซับ CP และ AMCP เท่ากับ 42% และ 84% ตามลำดับ ขณะที่พีเอช 7 เปอร์เซ็นต์การดูดซับ AFB₁ของสารดูดซับ CP และ AMCP เท่ากับ 49% และ 94% ตามลำดับ ผลการทดลองแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าการปรับสภาพด้วยกรดซัลฟูริก 98% มีผลต่อการดูดซับเพิ่มขึ้นประมาณ 2 เท่า โดยคาดว่าการดูดซับสารพิษ AFB₁ บนสารดูดซับ AMCP เกิดขึ้นที่บริเวณพื้นผิวและภายในรูพรุนของสารดูดซับ ดังแบบจำลองแสดงดังภาพที่ 5

เมื่อนำเปลือกมะพร้าวที่ผ่านการปรับสภาพด้วยกรดซัลฟูริกมาทดสอบประสิทธิภาพการดูดซับ AFB₁ ในตัวอย่างข้าวโพดเลี้ยงสัตว์และรำข้าว เปรียบเทียบกับสารดูดซับทางการค้า คือ เบนโทไนท์ ซึ่งเป็นสารดูดซับสารพิษ AFB₁ ที่มีประสิทธิภาพดีและใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอาหารสัตว์ ผลการทดสอบประสิทธิภาพการดูดซับสารพิษอะฟลาทอกซิน บี1 พบว่าสารดูดซับทั้งสองชนิดให้ผลไม่แตกต่างกัน โดยทั้ง AMCP และเบนโทไนท์มีประสิทธิภาพในการดูดซับสารพิษอะฟลาทอกซิน บี1 (1 ug/g) ได้มากกว่า 99% ทั้งในข้าวโพดเลี้ยงสัตว์และรำข้าว

บทความนี้ตีพิมพ์ลงใน Postharvest Newsletter ปีที่ 22 ฉบับที่ 2 เมษายน – มิถุนายน 2566

เอกสารอ้างอิง

• Guan, S., L. Zhao, Q. Ma, T. Zhou, N. Wang, X. Hu and C. Ji. 2010. In vitro efficacy of myxococcus fulvus ANSM068 to biotransform aflatoxin B₁. International Journal of Molecular Sciences11(10): 4063-4079.
• Shakoor, S. and A. Nasar. 2018. Adsorptive decontamination of synthetic wastewater containing crystal violet dye by employing Terminalia arjuna sawdust waste. Groundwater for Sustainable Development 7: 30-38.

The post ศักยภาพสารดูดซับจากเปลือกมะพร้าวในการดูดซับสารพิษอะฟลาทอกซิน appeared first on ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว.

ผศ. ดร. มัณฑนา บัวหนอง
คณะทรัพยากรชีวภาพและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนุรี

แวนด้าพันธุ์สันทรายบลู (V. crimson Glory x V. coerulea) มีการผลิตเอทิลีนในปริมาณน้อยมาก ประมาณ 0.3 µL kg^-1FW h^-1 ในระหว่างวันที่ 3-11 ของการปักแจกัน แต่มีความไวต่อเอทิลีนสูง เนื่องจากการให้เอทิลีนจากภายนอกที่ความเข้มข้น 1-10 ppm นาน 24 ชั่วโมง ทำให้ดอกกล้วยไม้มีการตอบสนองต่อเอทิลีนอย่างชัดเจน คือ เกิดอาการซีดจางของสีกลีบดอกและเปลี่ยนจากสีม่วงเป็นสีขาว (Color bleaching) ปริมาณแอนโทไซยานินในกลีบดอกลดลงเกิดอาการดอกฟุบ (Sleepiness) เนื่องมาจากสูญเสียน้ำ และมีอายุการปักแจกันสั้นลง 50% อาการเหล่านี้มีผลต่อคุณภาพของดอกและสามารถใช้เป็นตัวกำหนดการสิ้นสุดอายุการปักแจกันดอก (Khunmuang et al., 2019a, b) มีรายงานว่า น้ำตาลมีผลกับการสังเคราะห์เอทิลีนและการส่งสัญญาณในดอกไม้ที่มีความไวต่อเอทิลีน (Pun and Ichimura, 2003; van Doorn, 2004; Hoebericht et al., 2007; Yuan et al., 2012) ในดอกคาร์เนชั่น น้ำตาลสามารถยับยั้งเอทิลีนโดยไปลดปริมาณ 1-Aminocyclopropane-1-carboxylic-acid (ACC) และกิจกรรมของเอนไซม์ Acetyl-CoA synthetase (ACS) และ 1-Aminocyclopropane-1-carboxylic acid oxidase (ACO) จึงชะลอการเสื่อมสภาพของดอกได้ (Verlinden and Garcia, 2004) น้ำตาลยังเป็นตัวเพิ่มประสิทธิภาพในการสังเคราะห์แอนโทไซยานินและการพัฒนาอวัยวะสืบพันธุ์ (Reproductive organ) เช่น ดอกไม้ ดังนั้น การเพิ่มความเข้มข้น และปฏิกิริยา Phosphorylation ของน้ำตาลโดยเอนไซม์ Hexokinase จึงมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาสีกลีบดอก (Weiss, 2000) การให้น้ำตาลจากภายนอกยังสามารถกระตุ้นระดับการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์แอนโทไซยานินในดอกไม้ได้ เช่น น้ำตาลชักนำให้มีการแสดงออกของยีน Chalcone synthase (CHS) ที่ได้จากกลีบดอกพิทูเนียในใบ Arabidopsis ตัดต่อพันธุกรรม (Tsukaya et al., 1991)

จากการศึกษา พบว่า การให้น้ำตาลแก่ดอกกล้วยไม้แล้วรมด้วยเอทิลีนไม่ได้ช่วยลดความรุนแรงของการตอบสนองต่อเอทิลีนและการเปลี่ยนสีของกลีบดอก แต่การให้น้ำตาลซูโครส แล้วรมด้วย 1-MCP ก่อนได้รับเอทิลีนจากภายนอกกระตุ้นให้ดอกกล้วยไม้มีปริมาณแอนโทไซยานินเพิ่มสูงขึ้นเมื่อเปรียบเทียบกับชุดควบคุม แต่เอทิลีนจากภายนอกส่งผลให้ปริมาณแอนโทไซยานินในดอกกล้วยไม้ลดลงประมาณ 1.5-2 เท่า เมื่อเปรียบเทียบกับชุดควบคุม (ไม่แสดงรูป) เมื่อวิเคราะห์การแสดงออกยีนที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์แอนโทไซยานิน พบว่า ระดับการแสดงออกยีน VaPAL ในดอกกล้วยไม้สกุลแวนด้าพันธุ์สันทรายบลู ในระยะดอกบานสูงกว่าในระยะดอกแย้ม การปักแช่ดอกกล้วยไม้ในน้ำตาลซูโครสสามารถชักนำให้มีระดับการแสดงออกของยีน VaPAL ในระยะดอกแย้มสูงกว่าชุดควบคุม และมีการแสดงออกยีน VaPAL ในระยะดอกบานเพิ่มขึ้นในวันที่ 2 หลังทรีทเม้นต์ (2 DAT) (รูปที่ 1) โดย PAL เป็นเอนไซม์ตัวแรกและเป็น Rate-limiting enzyme ในวิถีการสังเคราะห์แอนโทไซยานิน อีกทั้ง PAL ยังช่วยต้านทานต่อความเครียด และช่วยให้การทำงานต่าง ๆ ภายในโครงสร้างต้นพืชทำงานได้อย่างเป็นปกติ ระดับการแสดงออกของยีน PAL นั้นสัมพันธ์กับการสะสมแอนโทไซยานินส่วนต่าง ๆ PAL มีการแสดงออกมากขึ้นในพืชตระกูล Malus และ Allium cepa ในระยะบริบูรณ์ (Liang et al., 2014; Sun et al., 2012) ผลการศึกษานี้ยังสอดคล้องกับรายงานของ Vitrac et al. (2000) ที่พบว่า การเพาะเลี้ยงเซลล์แขวนลอย Vitis vinifera ในซูโครสสามารถชักนำให้มีการสังเคราะห์แอนโทไซยานินเพิ่มขึ้น ในแรดิชสีขาวพันธุ์ ‘Incicle’ ยีนที่ตอบสนองต่อน้ำตาลซูโครสมีเพียงยีน PAL และ CHS ส่วนยีน CHI, F3H, DFR และ ANS ถูกยับยั้งหรือถูกกด จึงทำให้มีการสะสมแอนโทไซยานินน้อย (Hara et al., 2004) อย่างไรก็ตามเอทิลีนจากภายนอกกระตุ้นให้ระดับการแสดงออกของยีน VaPAL ลดลงอย่างรวดเร็วทั้งในระยะดอกแย้มและดอกบาน ถึงแม้ว่าระดับการแสดงออกยีน VaPAL จะเพิ่มขึ้นในวันที่ 2 หลังทรีทเม้นต์ (2 DAT) การให้น้ำตาลแก่ดอกกล้วยไม้แล้วรมด้วยเอทิลีนไม่ได้ช่วยชะลอการลดลงของระดับการแสดงออกของยีน VaPAL ในขณะที่ 1-MCP ช่วยชะลอการลดลงของยีน VaPAL ในระยะดอกบานเท่านั้น

สำหรับยีน VaCHS มีการแสดงออกในดอกกล้วยไม้สกุลแวนด้าพันธุ์สันทรายบลูระยะดอกบานสูงกว่าระยะดอกแย้มประมาณ 5-7 เท่า โดยน้ำตาลซูโครสและ 1-MCP มีรูปแบบการแสดงออกของยีน VaCHS ที่คล้ายคลึงกับชุดควบคุมในดอกกล้วยไม้ทั้ง 2 ระยะการบาน แต่ระดับการแสดงออกของยีนVaCHS ในระยะดอกบานลดลงอย่างรวดเร็วในวันที่ 2 หลังทรีทเม้นต์ (2 DAT) ในชุดควบคุม ดอกกล้วยไม้ที่ได้รับน้ำตาลซูโครสเพียงอย่างเดียว และดอกกล้วยไม้ที่รม 1-MCP และได้รับเอทิลีนจากภายนอก (รูปที่ 2) โดยทั่วไป การสังเคราะห์แอนโทไซยานินที่ถูกชักนำโดยน้ำตาลซูโครสจะเกิดขึ้นผ่านยีน CHS และ ANS ใน Hypocotyl ของแรดิชสีแดงพันธุ์ ‘Comet’ พบว่า อัตราส่วนการแสดงออกของยีน CHS:ANS สูงเป็น 3 เท่า ภายใน 6 วันหลังจากปลูก (Hara et al., 2004) อย่างไรก็ตาม เอทิลีนจากภายนอกชักนำให้ยีน VaCHS ในระยะดอกแย้มและระยะดอกบานลดลงทันทีหลังจากทรีทเม้นต์ (AT) และการให้น้ำตาลแก่ดอกกล้วยไม้แล้วรมด้วยเอทิลีนมีรูปแบบการแสดงออกของยีน VaCHS ลดลงเช่นเดียวกับการดอกกล้วยไม้ที่ได้รับเอทิลีนเพียงอย่างเดียว

F3H ถอดรหัสเป็นเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยา Hydroxylation ของ Flavonone ที่ตำแหน่ง C3 ให้เปลี่ยนเป็น Dihydroflavonol โดย F3H นี้ยังเป็นเอนไซม์หลักที่จุดแตกแขนง (Branch point) ของวิถีการสังเคราะห์ฟลาโวนอยด์ สามารถทำงานได้อย่างอิสระ แต่บางครั้ง F3H ก็ทำงานร่วมกับเอนไซม์ CHS และ CHI ที่อยู่ต้นวิถีเพื่อสังเคราะห์ผลิตภัณฑ์ที่อยู่ถัดลงมา (Downstream product) (Owens et al., 2008) จากการศึกษา พบว่า ยีน VaF3H มีระดับการแสดงออกต่ำกว่ายีน VaCHS และมีการแสดงออกในระยะดอกบานสูงกว่าในระยะดอกแย้ม และการให้น้ำตาลแก่ดอกกล้วยไม้สกุลแวนด้าพันธุ์สันทรายบลูไม่มีผลต่อระดับการแสดงออกของยีน VaF3H ในระยะดอกแย้ม แต่กลับมีการแสดงออกที่ลดลงประมาณ 3 เท่าในระยะดอกบานเมื่อเปรียบเทียบกับชุดควบคุม โดยชุดควบคุมและ 1-MCP มีระดับการแสดงออกของยีน VaF3H ในระยะดอกบานใกล้เคียงกัน เอทิลีนจากภายนอกชักนำให้ระดับการแสดงออกของยีน VaF3H ลดลงอย่างรวดเร็วประมาณ 30-60 เท่า ในดอกกล้วยไม้ทั้ง 2 ระยะ ถึงแม้ว่าระดับการแสดงออกของยีน VaF3H จะเพิ่มขึ้นในวันที่ 2 หลังทรีทเมนต์ และยังพบว่า การให้น้ำตาลแก่ดอกกล้วยไม้แล้วรมด้วยเอทิลีนมีรูปแบบการแสดงออกของยีน VaF3H ลดลงเช่นเดียวกับการดอกกล้วยไม้ที่ได้รับเอทิลีนเพียงอย่างเดียว (รูปที่ 3) แสดงให้เห็นว่า น้ำตาลไม่ได้ช่วยชะลอการลดลงของยีน VaF3H ในดอกกล้วยไม้ที่ถูกชักนำโดยเอทิลีนจากภายนอก

ซึ่งมีรูปแบบการแสดงออกของยีน VaDFR คล้ายคลึงกับดอกกล้วยไม้ที่ได้รับเอทิลีนเพียงอย่างเดียว (รูปที่ 4) แสดงให้เห็นว่า น้ำตาลไม่ได้ช่วยชะลอการลดลงของยีน VaDFR ในดอกกล้วยไม้ที่ถูกชักนำโดยเอทิลีนจากภายนอก ใน Arabidopsis ที่ปลูกในสภาพที่มีแสง การลดลงของแอนโทไซยานินที่ถูกชักนำโดยเอทิลีนจะถูกควบคุมที่ระดับ ทรานสคริปชัน โดยปริมาณแอนโทไซยานินจะสัมพันธ์กับระดับการแสดงออกของยีนโครงสร้าง เช่น DFR, LDOX และ UF3GT ซึ่งอยู่ภายใต้การควบคุมยีนควบคุม เช่น bHLH TFs (GL3 และ TT8), R2R3-MYB, PAP1 และ R3-MYB, MYBL2 (Dare et al., 2008) ดังนั้น อาการฟอกขาวของสีกลีบดอกกล้วยไม้สกุลแวนด้าพันธุ์สันทรายบลูหลังจากได้รับเอทิลีนจากภายนอก มีความสัมพันธ์กับปริมาณแอนโทไซยานินที่ลดลง และระดับการแสดงออกของยีน VaF3H ลดลงอย่างรวดเร็วประมาณ 3.5 เท่า ในระยะดอกแย้ม และ 2.0 เท่า ในระยะดอกบาน อีกทั้ง ยีน VaDFR ที่ไม่พบการแสดงออกเลย หลังจากได้รับเอทิลีน แสดงให้เห็นว่า VaF3H และ VaDFR อาจจะเป็นยีนหลักในการควบคุม   สีดอกกล้วยไม้สกุลแวนด้าพันธุ์สันทรายบลู อย่างไรก็ตาม Khunmuang et al. (2019b) รายงานว่า เอทิลีนจากภายนอกที่ชักนำให้ปริมาณแอนโทไซยานินในกลีบดอกกล้วยไม้สกุลแวนด้าพันธุ์สันทรายบลูลดลงอย่างรวดเร็ว อาจจะเป็นผลมาจากการสลายตัวของแอนโทไซยานินมากกว่าการยับยั้งการสังเคราะห์แอนโทไซยานิน และการสลายตัวของ     แอนโทไซยานินส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงสีกลีบดอก (Bleaching) ซึ่งเกิดขึ้นก่อนอาการเสื่อมสภาพต่าง ๆ ในดอกไม้ ในการศึกษานี้ แสดงให้เห็นว่า เอทิลีนจากภายนอกที่ชักนำให้ปริมาณแอนโทไซยานินในกลีบดอกลดลงอย่างรวดเร็วนั้นน่าจะเกี่ยวข้องกับทั้ง 2 กระบวนการ คือ การสลายตัวของแอนโทไซยานิน และการยับยั้งการสังเคราะห์แอนโทไซยานินในระดับทรานสคริปชันด้วย การใช้ 1-MCP ก่อนได้รับเอทิลีนจากภายนอก สามารถช่วยชะลอการเปลี่ยนสีกลีบดอกในกล้วยไม้สกุลแวนด้าพันธุ์สันทรายบลู ได้ Khunmuang et al. (2019a, b) รายงานว่า 1-MCP สามารถยืดอายุการปักแจกันของกล้วยไม้ได้ประมาณ 1-2.5 วัน โดยยืดอายุการปักแจกันของกล้วยไม้สกุลแวนด้าพันธุ์ ‘Pure wax’ ได้ร้อยละ 20 และพันธุ์ ‘Pachara Delight’ และ ‘Sansai Blue’ ได้ร้อยละ 10 เนื่องจาก 1-MCP เป็นสารยับยั้งการทำงานของเอทิลีน ทำหน้าที่แย่งจับกับตัวรับเอทิลีน (Ethylene receptor) แบบไม่ผันกลับ ทำให้      เอทิลีนไม่สามารถเข้าจับกับตัวรับเอทิลีนได้ จึงไม่เกิดการโอนถ่ายสัญญาณและตอบสนองต่อเอทิลีน (Seglie et al., 2011; Daneshi Nergi and Ah-madi, 2014)

บทความนี้ตีพิมพ์ลงใน Postharvest Newsletter ปีที่ 22 ฉบับที่ 1 มกราคม – มีนาคม 2566

เอกสารอ้างอิง

• Daneshi Nergi, M.A. and Ahmadi, N. 2014. Effects of 1-MCP and ethylene on postharvest quality and expression of senescence-associated genes in cut rose cv. Sparkle. Scientia Horticulturae 166 : 78-83.
• Dare, A.P., R.J. Schaffer, K. Lin-Wang, A.C. Allan and R.P. Hellens. 2008. Identification of a cis-regulatory element by transient analysis of co-ordinately regulated genes. Plant Methods 4 : 17.
• Hara, M., K. Oki, K. Hoshino and T. Kuboi. 2004. Effects of sucrose on anthocyanin production in hypocotyl of two radish (Raphanus sativus) varieties. Plant Biotechnology Journal 21: 401-405.
• Hoeberichts, F.A., W.G. van Doorn, O. Vorst, R.D. Hall and M.F. van Wordragen. 2007. Sucrose prevents up-regulation of senescence-associated genes in carnation petals. Journal of Experimental Botany 58 : 2873-2885.
• Khunmuang, S., S. Kanlayanarat, C. Wongs-Aree, S. Meir, S. Philosoph-Hadas and M. Buanong. 2019a. Variability in the response to ethylene of three cultivars of cut Vanda orchid flowers. Acta Horticulturae 1262: 241-249.
• Khunmuang, S., S. Kanlayanarat, C. Wongs-Aree, S. Meir, S. Philosoph-Hadas, M. Oren-Shamir, R. Ovadia and M. Buanong. 2019b. Ethylene induces a rapid degradation of petal anthocyanins in cut Vanda ‘Sansai Blue’ orchid flowers. Frontiers in Plant Science 10: 1-13.
• Liang, Y., X.Y. Liu, H.W. Zhang and W. Tan. 2014. Cloning and expression analysis of an anthocyanin bio-synthesis-related gene (AcPAL1) in onion (Allium cepa L.). Journal of Agriculture Biotechnology 222: 47-54.
• Owens, D.K., K.C. Crosby, J. Runac, B.A. Howard and B.S. Winkel. 2008. Biochemical and genetic characterizat ion of Arabidopsis flavanone 3beta-hydroxylase. Plant Physiology and Biochemistry 46 : 833-843.
• Pun, U.K. and K, Ichimura. 2003. Role of sugars in senescence and biosynthesis of ethylene in cut flowers. The Japan Agricultural Research Quarterly 37 : 219-224.
• Petit, P., T. Granier, B.L. d’Estaintot, C. Manigand, K. Bathany, J.M. Schmitter, V. Lauvergeat, S. Hamdi and B. Gallois.  2007. Crystal structure of grape dihydroflavonol 4-reductase a key enzyme in flavonoid biosynthesis. Journal of Molecular Biology 368: 1345-1357.
• Seglie, L., K. Martina, M. Devecchi, C. Roggero, F. Trotta. and V. Scariot.  2011. The effect of 1-MCP in cyclodextrin-based nanospronges to improve the vase life of Dianthus caryophyllus cut flowers. Postharvest Biology and Technology 59(2): 200-205.
• Sun, B.L., Q.U. Bai-Hong and L.I. Wei. 2012. Cloning and expression analysis of gene fragments of related fruit-coloring enzymes in Pingguoli. Journal of Jilin Agricultural University 34: 423-427.
• Tsukaya, H., T. Ohshima, S. Naito, M. Chino and Y. Komeda. 1991. Sugar-dependent expression of the CHS-A gene for chalcone synthase from petunia in transgenic Arabidopsis. Plant Physiology 97: 1414-1421.
• van Doorn, W.G. 2004. Is petal senescence due to sugar starvation? Plant Physiology 134: 35-42.
• Verlinden, S. and J.J.V. Garcia. 2004. Sucrose loading decreases ethylene responsiveness in carnation (Dianthus caryophyllus cv. White Sim) petals. Postharvest Biology and Technology 31 : 305-312.
• Vitrac, X., F. Larronde, S. Krisa, A. Decendit, G. Deffieux and J.M. Merillon. 2000. Sugar sensing and Ca⁺²-calmodulin requirement in Vitis vinifera cells producing anthocyanins. Phytochemistry 53: 659-665.
• Weiss, D. 2000. Regulation of flower pigmentation and growth: multiple signalling pathways control anthocyanin synthesis in expanding petals. Physiologia Plantarum 110 : 152-157.
• Yuan, Y., H.M. Qian, Y. Wang, Y.M. Shi and D.Q. Tang. 2012. Hormonal regulation of Freesia cut flowers and FhACS1. Scientia Horticulturae 143: 75-81.

The post ผลของระยะการบานของดอกและน้ำตาลต่อการเพิ่มปริมาณแอนโทไซยานินและลดความไวต่อเอทิลีนในกล้วยไม้สกุลแวนด้าพันธุ์สันทรายบลูหลังการเก็บเกี่ยว appeared first on ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว.