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.

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 … ดร. ปาริชาติ  เทียนจุมพล
ศูนย์วิจัยเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

ปัจจุบันเทคนิคเนียร์อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี (Near Infrared Spectroscopy, NIRS) เป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลาย  เป็นเทคนิคที่ใช้คลื่นแสงซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic wave) ที่มีความยาวคลื่นระหว่าง 700-2500  นาโนเมตร  ซึ่งอยู่ระหว่างคลื่นไมโครเวฟ (microwave) และคลื่นแสงที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า (visible light, VIS) นำมาใช้ในการตรวจสอบสารประกอบหรือคุณภาพของตัวอย่างโดยไม่ทำลายตัวอย่าง (non-destructive) ใช้หลักการดูดกลืนพลังงานของโมเลกุลสารประกอบที่มีพันธะ H-O, H-N, H-C และ C=O อยู่ในโมเลกุล เป็นต้น แล้วนำค่าการดูดกลืนแสงมาหาความสัมพันธ์ถดถอยเชิงเส้น (linear regression) กับผลการวิเคราะห์ทางเคมีโดยวิธีการ Chemometrics เพื่อให้ได้สมการในการทำนายปริมาณสารหรือสารประกอบชนิดนั้นๆ แล้วจึงสามารถนำมาใช้ในงานวิเคราะห์ประจำวันได้ (routine analysis) เทคนิค NIRS มีข้อดีคือใช้ระยะเวลาในการตรวจสอบสั้น ประหยัดแรงงาน ลดการใช้สารเคมีในการตรวจวิเคราะห์ และลดต้นทุนการผลิต (Osborne et al., 1993; Williams and Norris, 2001)

การประยุกต์เทคนิค NIRS ในการตรวจวิเคราะห์สารตกค้างในตัวอย่าง โดยเฉพาะผลิตผลเกษตรได้มีการศึกษาวิจัยของนักวิจัยทั้งในประเทศและต่างประเทศมาระยะหนึ่งแล้ว โดย Brunet et al. (2009) ได้รายงานว่า NIRS เป็นเทคนิคที่ช่วยให้ประหยัดเวลาและต้นทุนในการตรวจหาปริมาณ chlordecone ซึ่งเป็นสารกำจัดแมลงในกลุ่มออร์แกโนคลอรีน (organochlorine) ที่ตกค้างในดิน นอกจากนี้ Salguero-Chaparro et al. (2013) ได้ใช้เทคนิค NIRS ในช่วงความยาวคลื่น 400-2500 นาโนเมตร ตรวจหาปริมาณสาร diuron ที่ตกค้างในผลมะกอก (olive) และ Sanchez et al. (2017) สามารถใช้เทคนิค NIRS จำแนกพริกหวาน (sweet pepper) ที่มีการปนเปื้อนสารกำจัดศัตรูพืชออกจากพริกหวานที่ไม่มีการปนเปื้อนได้ด้วย Diode-array spectrometer เช่นเดียวกับ Jamshidi et al. (2016) ได้ใช้เทคนิค VIS/NIRS ในช่วงความยาวคลื่นสั้น (450-1100 นาโนเมตร) ตรวจสอบปริมาณสารกำจัดศัตรูพืช diazinon ที่ตกค้างในแตงกวา (cucumber) ได้

สำหรับงานวิจัยของทีมนักวิจัยของศูนย์วิจัยเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ได้นำเทคนิค NIRS มาใช้ในการตรวจหาสารกำจัดศัตรูพืชที่เป็นสารตกค้าง ในกลุ่มออร์แกโนฟอสเฟต (organophosphates) และกลุ่มไพรีทรอยด์ (pyrethroid) ทั้งในผักและผลไม้ ดังรายละเอียดต่อไปนี้

1.การตรวจหาสารกำจัดศัตรูพืชที่ตกค้างในผัก

ปัญหาเรื่องสารพิษที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตที่ตกค้างเกินกว่าปริมาณที่มาตรฐานกำหนดในผักที่วางจำหน่ายทั้งตลาดในประเทศและตลาดต่างประเทศได้ทวีความรุนแรงเพิ่มมากยิ่งขึ้น ผลการรายงานของเครือข่ายเตือนภัยสารเคมีกำจัดศัตรูพืช (Thailand Pesticide Alert Network, Thai-PAN) ในปี พ.ศ. 2559 พบว่า ผักที่มีตรา Q มีสารตกค้างเกินมาตรฐานมากที่สุด ตรารับรองออร์แกนิคไทยแลนด์ของกระทรวงเกษตรฯ พบสารตกค้างจำนวน 1 ใน 4 ส่วนผักที่จำหน่ายในห้างสรรพสินค้าพบสารตกค้างไม่แตกต่างจากตลาดทั่วไป ดังนั้นกระทรวงเกษตรฯ จึงได้เร่งปฏิรูปการให้ตรารับรอง รวมถึงหน่วยงานภาครัฐที่เกี่ยวข้องกับการบริโภคของประชากร จึงได้เร่งดำเนินการด้านความปลอดภัยของสินค้าเกษตรและอาหาร โดยการตรวจวิเคราะห์สารพิษตกค้างในผักและผลไม้ที่มีจำหน่ายอยู่ในท้องตลาดอย่างเร่งด่วน ดังนั้นปาริชาติ และคณะ (2554) จึงได้ศึกษาและพัฒนาเทคนิค NIRS  สำหรับตรวจวิเคราะห์สารพิษตกค้างในผักเพื่อทดแทนวิธีการเดิม ซึ่งประกอบด้วยการศึกษาสเปกตรัมของสารมาตรฐานสารกำจัดศัตรูพืช 2 ชนิด ได้แก่ คลอไพริฟอส (chlorpyrifos) และ ไซเปอร์เมทริน (cypermethrin) แล้วจึงตรวจหาสารกำจัดศัตรูพืชในผลผลิตเกษตร จำนวน 3 ชนิด ได้แก่ กะหล่ำปลี (cabbage) ผักกาดหอม (lettuce) และพริกหวาน  ซึ่งผลงานวิจัยสรุปได้ดังนี้

1.1 สเปกตรัมของสารมาตรฐานของสารกำจัดศัตรูพืช

ทำการเตรียมสารละลายมาตรฐานของสารกำจัดศัตรูพืชที่ระดับความเข้มข้น 0, 10, 100 และ 1,000 มิลลิกรัมต่อลิตร (mg/L) นำมาหยดลงบนแผ่นกระดาษกรอง ผึ่งให้แห้ง แล้วบรรจุใน Standard cup with gold reflectance (ภาพที่ 1) ก่อนนำไปวัดสเปกตรัมด้วยเครื่อง NIRSystem 6500 ช่วงความยาวคลื่น 400-2500 นาโนเมตร

หลังจากนั้นแปลงข้อมูลสเปกตรัมด้วยเทคนิคทางคณิตศาสตร์ เพื่อลดความแปรปรวนของข้อมูลสเปกตรัม พบว่า สเปกตรัมของสารกำจัดศัตรูพืชมาตรฐาน chlorpyrifos มีพีกหัวกลับที่ความยาวคลื่น 1406, 1496, 1904 และ 2256 นาโนเมตร (ภาพที่ 2) ขณะที่สเปกตรัมของสารกำจัดศัตรูพืชมาตรฐาน cypermethrin ภายหลังการแปลงข้อมูลด้วยเทคนิคทางคณิตศาสตร์เช่นเดียวกับสเปกตรัมของสารชนิดแรก มีพีกหัวกลับที่ความยาวคลื่น 1412, 1670, 1910 และ 2132 นาโนเมตร (ภาพที่ 3) กล่าวได้ว่าสารกำจัดศัตรูพืชทั้งสองชนิดสามารถดูดกลืนแสงเนียร์อินฟราเรดที่ความยาวคลื่นแตกต่างกัน จึงได้นำเทคนิคและข้อมูลจากขั้นตอนนี้ไปศึกษาและพัฒนาในขั้นตอนต่อไป

1.2 การพัฒนาเทคนิคการตรวจหาสารกำจัดศัตรูพืชในผักด้วยเทคนิค NIRS 

จากผลการทดลองข้อ 1.1 จึงได้ศึกษาและพัฒนาเทคนิคการตรวจหาสารกำจัดศัตรูพืชด้วยเทคนิค NIRS ในผัก 3 ชนิด ได้แก่ กะหล่ำปลี ผักกาดหอม และพริกหวาน โดยการสร้างสมการเทียบมาตรฐานสำหรับทำนายปริมาณสารกำจัดศัตรูพืช นำสารมาตรฐานสารกำจัดศัตรูพืชที่ระดับความเข้มข้นต่างๆ มาหยดลงบนชิ้นตัวอย่างที่ตัดให้เป็นวงกลมขนาดเท่ากับ Standard sample cup นำไปผึ่งให้หมาด แล้วบรรจุลงในเซลล์บรรจุตัวอย่าง (sample cup) ก่อนนำไปวัดสเปกตรัมด้วยเครื่อง NIRSystem6500 (ภาพที่ 4)

สมการเทียบมาตรฐานของ Chlorpyrifos

สร้างสมการเทียบมาตรฐานของ chlorpyrifos ในกะหล่ำปลี แปลงข้อมูลสเปกตรัมด้วยเทคนิคทางคณิตศาสตร์แล้วจึงพัฒนาสมการเทียบมาตรฐานด้วยเทคนิค PLSR พบว่าสเปกตรัมในช่วงความยาวคลื่นระหว่าง 1130-2370 นาโนเมตร ให้ผลของสมการเทียบมาตรฐานดีที่สุด คือ มีค่า R (multiple correlation coefficients), SEC (standard error of calibration), SEP (standard error of prediction) และ Bias (average of different between actual value and NIR value) เท่ากับ 0.94, 137.55 mg/L, 168.86 mg/L และ 3.01 mg/L ตามลำดับ สมการเทียบมาตรฐานของ chlorpyrifos ในผักกาดหอม พบว่าสเปกตรัมในช่วงความยาวคลื่นระหว่าง 1150-2450 นาโนเมตร ให้ผลของสมการเทียบมาตรฐานดีที่สุด คือ มีค่า R, SEC, SEP และ Bias เท่ากับ 0.93, 153.34 mg/L, 176.15 mg/L และ -1.61 mg/L ตามลำดับ สมการเทียบมาตรฐานของ chlorpyrifos ในพริกหวานสีเขียว พบว่าสเปกตรัมในช่วงความยาวคลื่นระหว่าง 1220-2320 นาโนเมตร ให้ผลของสมการเทียบมาตรฐานดีที่สุด คือ มีค่า R, SEC, SEP และ Bias เท่ากับ 0.63, 334.07 mg/L, 374.57 mg/L และ 25 mg/L ตามลำดับ

สมการเทียบมาตรฐานของ Cypermethrin

สมการเทียบมาตรฐานของ cypermethrin ในกะหล่ำปลี แปลงข้อมูลสเปกตรัมด้วยเทคนิคทางคณิตศาสตร์แล้วจึงพัฒนาสมการเทียบมาตรฐานด้วยเทคนิค PLSR พบว่าสเปกตรัมในช่วงความยาวคลื่นระหว่าง 1500-1900 นาโนเมตร ให้ผลของสมการเทียบมาตรฐานดีที่สุด คือ มีค่า R, SEC, SEP และ Bias เท่ากับ 0.95, 133.81 mg/L, 139.77 mg/L และ 2.20 mg/L ตามลำดับ สมการเทียบมาตรฐานของ cypermethrin ในผักกาดหอม พบว่าสเปกตรัมในช่วงความยาวคลื่นระหว่าง 1700-2468 นาโนเมตร ให้ผลของสมการเทียบมาตรฐานดีที่สุด คือ มีค่า R, SEC, SEP และ Bias เท่ากับ 0.94, 141.56 mg/L, 169.94 mg/L และ -0.04 mg/L ตามลำดับ สมการเทียบมาตรฐานของ cypermethrin ในพริกหวานสีเขียว  พบว่าสเปกตรัมในช่วงความยาวคลื่นระหว่าง 1310-2310 นาโนเมตร ให้ผลของสมการเทียบมาตรฐานดีที่สุด คือ มีค่า R, SEC, SEP และ Bias เท่ากับ 0.62, 333.94 mg/L, 333.28 mg/L และ 61.17 mg/L ตามลำดับ

ผลการศึกษาด้วยเทคนิค NIRS สามารถใช้ตรวจหาปริมาณสารกำจัดศัตรูพืชในผักได้ โดยมีความแม่นยำค่อนข้างสูงในกะหล่ำปลีและผักกาดหอม ยกเว้นพริกหวานที่มีความแม่นยำค่อนข้างต่ำ อาจเป็นผลจากลักษณะผิวของพริกหวานที่มีไขเคลือบค่อนข้างหนา ส่งผลต่อการดูดซับสารกำจัดศัตรูพืช (เฉพาะวิธีการเตรียมที่ใช้ในงานวิจัยนี้) และการดูดกลืนแสงเนียร์อินฟราเรด

2.การตรวจหาสารกำจัดศัตรูพืชที่ตกค้างในผลไม้ (ส้ม)

ส้มเป็นผลไม้ที่มีคุณค่าทางโภชนาการสูง ในช่วงระยะเวลาที่ผ่านมาการผลิตส้มพันธุ์สายน้ำผึ้งของประเทศไทยประสบปัญหาค่อนข้างมาก ทั้งในด้านราคาตกต่ำ ปัญหาเรื่องการระบาดของโรคและแมลง โดยเฉพาะโรคกรีนนิ่งของผลส้ม (Citrus greening disease) ทำให้เกษตรกรต้องใช้สารกำจัดศัตรูพืชในปริมาณที่มากเกินไป เกิดปัญหาการตกค้างของสารกำจัดศัตรูพืชในผลส้มปริมาณค่อนข้างสูง ทำให้เกิดความไม่มั่นใจในคุณภาพและความปลอดภัยของผลิตผลส้มพันธุ์สายน้ำผึ้งเพิ่มมากขึ้น ซึ่ง Chalermphol and Shivakoti (2009) ได้พบว่าสารเคมีที่เกษตรกรนิยมใช้ส่วนใหญ่เป็นกลุ่มที่อันตรายปานกลางถึงอันตรายมากที่สุด โดยสารเมโทมิล (methomyl) เป็นสารอันตรายมากที่สุดและมีการใช้มากถึง 87.8% เป็นสารกำจัดแมลงที่อยู่ในกลุ่ม คาร์บาเมต (carbamates) รองลงมาคือสารไซเปอร์เมทริน ใช้มากถึง (70.8%) เป็นสารกำจัดแมลงที่อยู่ในกลุ่มไพริทรอยด์ และสารคลอร์ไพริฟอส ใช้ประมาณ (63.1%) เป็นสารกำจัดแมลงที่อยู่ในกลุ่มออร์แกโนฟอสเฟต

นอกจากนี้ สำนักคุณภาพและความปลอดภัยอาหารได้สำรวจปริมาณการตกค้างของสารเคมีป้องกันกำจัดศัตรูพืชทั้ง 4 กลุ่ม ในผลส้มที่นำเข้าจากต่างประเทศ ส่วนใหญ่มาจากประเทศพม่าและจีน จำนวน 183 ตัวอย่าง และผลส้มจากแหล่งผลิตในประเทศ จำนวน 20 ตัวอย่าง พบว่าผลส้มที่นำเข้าจากต่างประเทศตรวจพบสารตกค้างทั้งหมดจำนวน 130 ตัวอย่าง พบสารตกค้างจำนวน 14 ชนิด ซึ่งสารที่มีความถี่ในการตรวจพบสูง คือ   คลอร์ไพริฟอส อีทิออน ไซเปอร์เมทริน และเททราดิฟอน (tetradifon) ส่วนผลส้มที่ผลิตในประเทศ พบสารตกค้างทุกตัวอย่าง จำนวน 9 ชนิด  และสารที่มีความถี่สูงในการตรวจพบ คืออีทิออน และคาร์โบฟูแรน (carbofuran) (ทองสุข และคณะ, 2558)

ดังนั้นเพื่อเป็นการสร้างความมั่นใจในผลส้มสายน้ำผึ้ง ทั้งด้านคุณภาพและความปลอดภัย จึงได้นำเทคนิค NIRS มาใช้ในการตรวจหาสารตกค้างในผลส้มพันธุ์สายน้ำผึ้ง ทดแทนวิธีการตรวจสอบแบบเดิมที่ใช้ในปัจจุบัน ได้แก่  1) QuEChERS method (Quick, Easy, Cheap, Effective, Rugged and Safe method) เป็นวิธีที่ห้องปฏิบัติการวิเคราะห์สารกำจัดแมลงทั่วโลกสนใจ และได้รับการยอมรับอย่างเป็นทางการจาก AOAC และ CEN (Committee of European Normalization) 2) Positive list method เป็นวิธีการที่ใช้ในการเตรียมตัวอย่างเพื่อการวิเคราะห์หาสารตกค้างในผักและผลไม้ที่ผลิตในประเทศญี่ปุ่นและสินค้าที่นำเข้า อีกทั้งยังเหมาะสมในการเตรียมตัวอย่างสำหรับการตรวจวิเคราะห์หาสารตกค้างในงานวิจัย 3) Steinwandter method วิธีนี้ได้รับความนิยมในการเตรียมตัวอย่างสารเคมีกำจัดแมลงตกค้างในผักและผลไม้ในประเทศเยอรมัน วิธีนี้มีขั้นตอนคล้ายกับวิธี Positive list แต่ไม่ได้ใช้วิธี Suction ในการทำให้บริสุทธิ์ขั้นแรกและไม่มีการแยกชั้นด้วยเทคนิคพาทิชัน (วิสุทธ, 2553) ซึ่งจากที่กล่าวมาข้างต้น วิธีการทั้งสามจะต้องทำลายผลิตผล ส่งผลให้ผลิตผลที่ใช้ในการตรวจวิเคราะห์เสียหาย การตรวจวิเคราะห์บางอย่างต้องใช้ระยะเวลานานและใช้สารเคมีจำนวนมาก อีกทั้งมีค่าใช้จ่ายในการตรวจวิเคราะห์ค่อนข้างสูง มีขั้นตอนและกระบวนการที่ซับซ้อน และต้องใช้ผู้ที่มีความรู้และความชำนาญในการวิเคราะห์ ดังนั้นดนัยและคณะ (2556) จึงได้ศึกษาและพัฒนาการตรวจวิเคราะห์สารพิษตกค้างในส้มด้วยเทคนิค NIRS ซึ่งได้ผลการวิจัยดังนี้

2.1 การประเมินสารตกค้างในผลส้มสายน้ำผึ้งด้วยเทคนิค NIRS

ในการทดลองได้นำสารละลายมาตรฐานของสารกำจัดศัตรูพืชทั้งสองชนิด (cypermethrin และchlorpyrifos) ผสมลงในน้ำคั้นของผลส้มที่ระดับความเข้มข้น 0.1, 1.0, 10 และ 50  mg/L หยดลงบนกระดาษกรอง แล้วนำไปไล่ความชื้นในตู้อบที่อุณหภูมิ 35 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 6 ชั่วโมง บรรจุกระดาษกรองในเซลล์บรรจุตัวอย่าง  ดังภาพที่ 5

ผลการศึกษา พบว่าสมการเทียบมาตรฐานที่สร้างจากข้อมูลสเปกตรัมของกระดาษกรองที่มีน้ำคั้นผลส้มที่ผสม cypermethrin ที่ช่วงความยาวคลื่น 1440-2468 นาโนเมตร ให้ความแม่นยำสูงที่สุด โดยมีค่า R เท่ากับ 0.99 ค่า SEC เท่ากับ 2.06 mg/L ค่า SEP เท่ากับ 2.17 mg/L และค่า Bias เท่ากับ -0.03 mg/L ส่วนสเปกตรัมของกระดาษกรองที่มีน้ำคั้นผลส้มที่ผสม chlorpyrifos ช่วงความยาวคลื่น 1700-2436 นาโนเมตร ให้ความแม่นยำของสมการเทียบมาตรฐานสูงที่สุด มีค่า R เท่ากับ 0.99, ค่า SEC เท่ากับ 2.37 mg/L ค่า SEP เท่ากับ 2.45 mg/L และค่า Bias เท่ากับ -0.74 mg/L  จะเห็นว่าสมการเทียบมาตรฐานสารกำจัดศัตรูพืชทั้งสองชนิดให้ผลค่อนข้างดี โดยมีค่า R ค่อนข้างสูง ค่า SEC และ SEP ค่อนข้างต่ำ ทั้งนี้เนื่องจากโมเลกุลของสารกำจัดศัตรูพืชทั้งสองชนิดมีการตอบสนองต่อแสงเนียร์อินฟราเรดดี ส่งผลให้ความสัมพันธ์ระหว่างค่าการดูดกลืนแสงกับปริมาณสาร (ความเข้มข้นของสาร) ค่อนข้างสูง จึงทำให้สมการเทียบมาตรฐานมีความแม่นยำค่อนข้างสูง อย่างไรก็ตาม ผลการทดลองนี้เป็นเพียงบางส่วนของงานวิจัยด้านนี้เท่านั้น ซึ่งเลือกมาเฉพาะการเตรียมตัวอย่างสารกำจัดศัตรูพืชโดยหยดลงบนกระดาษกรอง ซึ่งให้ผลดีที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการต่างๆ ที่ได้เคยศึกษาทดลองในระยะเวลาที่ผ่านมา และจะได้ศึกษาเพิ่มเติมถึงปัจจัยต่างๆ ที่ส่งผลต่อการตรวจวัดสารตกค้างของสารกำจัดศัตรูพืชในลำดับต่อไป เพื่อประโยชน์ในการนำไปใช้งานจริงในกระบวนการผลิตสินค้าเกษตรของไทยในอนาคต เพื่อเพิ่มศักยภาพการแข่งขันในตลาดโลก

เอกสารอ้างอิง

• เครือข่ายเตือนภัยสารเคมีกำจัดศัตรูพืช.  2559.  ความจริงอันเจ็บปวด ปัญหาสารเคมีกำจัดศัตรูพืชตกค้างในผักและผลไม้ปี 2559.  [ออนไลน์].  แหล่งที่มา: http://www.thaipan.org/node/831 (27 มีนาคม 2560)
• ดนัย บุณยเกียรติ พิเชษฐ์ น้อยมณี ปาริชาติ เทียนจุมพล และรุ่งนภา ไกลถิ่น. 2556. การพัฒนาเทคนิคการตรวจหาสารตกค้างในผลส้มสายน้ำผึ้งโดยเทคนิคเนียร์อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี. รายงานฉบับสมบูรณ์. ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว, สำนักงานคณะกรรมการการอุดมศึกษา, กรุงเทพฯ. 97 หน้า.
• ทองสุข ปายะนันท์ จิตผกา สันทัดรบ วิชาดา จงมีวาสนา รัติยากร ศรีโคตร และวีรวุฒิ วิทยานันท์.  2558.  การศึกษาสารเคมีป้องกันกำจัดศัตรูพืชตกค้างในผลส้ม.  วารสารกรมวิทยาศาสตร์การแพทย์ 57(4): 391-400.
• ปาริชาติ เทียนจุมพล พิเชษฐ์ น้อยมณี วรรณวรางค์ พัฒนะโพธิ์ สงวนศักดิ์ ธนาพรพูนพงษ์ และวรินทร มณีวรรณ.  2554.  การตรวจหาสารกำจัดศัตรูพืชตกค้างในผักบางชนิดด้วยเทคนิคเนียร์อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี.   รายงานฉบับสมบูรณ์. ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว, สำนักงานคณะกรรมการการอุดมศึกษา, กรุงเทพฯ. 53 หน้า.
• วิสุทธิ เชวงศรี.  2553.  การพัฒนาวิธีวิเคราะห์สารพิษตกค้างกลุ่มออร์กาโนฟอสฟอรัสในมังคุด.  [ระบบออนไลน์].  แหล่งที่มา: http://it.doa.go.th.  (24 มีนาคม  2560)
• Brunet, D., T.  Woignier, M.  Lesueur-Jannoyer, R.  Achard, L. Rangon and B.G. Barthe.  2009. Determination of soil content in chlordecone (organochlorine pesticide) using near infrared reflectance spectroscopy (NIRS).  Environmental Pollution 157: 3120-3125.
• Chalermphol, J. and G.P. Shivakoti.  2009.  Pesticide use and prevention practices of tangerine growers in northern Thailand.  The Journal of Agricultural Education and Extension 15: 21-38.
• Jamshidi, B., E.  Mohajerani and J.  Jamshidi.  2016.  Developing a Vis/NIR spectroscopic system for fast and non-destructive pesticide residue monitoring in agricultural product.  Measurement 89: 1-6.
• Osborne, B.G., T. Feam and P.T. Hindle.  1993.  Practical NIR Spectroscopy with Applications in Food and Beverage Analysis. 2^nd ed.  Longman Scientific & Technology, Harlow. 227 pp.
• Salguero-Chaparro, L., A. J. Gaitn-Jurado, V. Ortiz-Somovilla, F. Pena-Rodrieugz.  2013.  Feasibility of using NIR spectroscopy to detect herbicide residues in intact olives.  Food Control 30:504-509.
• Sanchez, M.T., K. Flores-Rojas, J.E. Guerrero, A. Garrido-Varo and D. Perez-Marin.   2010.  Measurement of pesticide residues in peppers by near-infrard reflectance spectroscopy.  Pest Management Science 66(6): 580-586.
• Williams, P. and K. Norris.  2001.  Near Infrared Technology in Agricultural and Food Industries. 2^nd ed.  American Association of Cereal Chemists, Inc.  St.  Paul, Minnesota, USA.  296 pp.

The post การประยุกต์เทคนิคเนียร์อินฟราเรดสเปกโทรสโกปีสำหรับการตรวจหาสารตกค้างในผลิตผลเกษตร appeared first on ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว.

โดย … ปาริชาติ เทียนจุมพล  ดนัย บุณยเกียรติ  ณัฏฐวัฒณ์ หมื่นมาณี และสุภาวดี  ศรีวงค์เพ็ชร

กาแฟ (coffee) เป็นเครื่องดื่มยอดนิยมสำหรับทุกเพศ โดยเฉพาะคนในวัยทำงานและมีแนวโน้มเพิ่มสูงขึ้นเรื่อยๆ กาแฟผลิตมาจากเมล็ดกาแฟ (coffee bean) ซึ่งเป็นสินค้าเกษตรที่สำคัญชนิดหนึ่งของไทย และทำรายได้ต่อปีให้แก่เกษตรกรค่อนข้างสูง

กาแฟที่นิยมปลูก มี 2 สายพันธุ์ คือ พันธุ์โรบัสตา (Coffea canephora var. robusta) ปลูกในภาคใต้ คิดเป็นร้อยละ 99 ของกาแฟที่ปลูกในประเทศไทย เนื่องจากเจริญเติบโตได้ดีที่ระดับน้ำทะเลและในเขตร้อนชื้น ให้ผลผลิตสูง และทนทานต่อโรคราสนิม ระยะเวลาตั้งแต่ดอกบานจนกระทั่งผลสุกพร้อมเก็บเกี่ยว ใช้เวลาประมาณ 9-11 เดือน การสุกของผลกาแฟขึ้นอยู่กับความสูงของพื้นที่ปลูก หากปลูกบนพื้นที่สูงผลกาแฟจะสุกช้า ผลดิบมีสีเขียว เมื่อสุกอาจมีสีเหลือง ส้มหรือแดงถึงแดงเข้ม ขึ้นอยู่กับพันธุ์กาแฟ คุณภาพด้านรสชาติด้อยกว่ากาแฟพันธุ์อะราบิกา (กรมวิชาการเกษตร, 2552; พัชนี, 2549) ส่วนกาแฟพันธุ์อะราบิกา (Coffea arabica) ปลูกในภาคเหนือ คิดเป็นร้อยละ 1  เจริญเติบโตที่ระดับความสูงจากระดับน้ำทะเลระหว่าง 600 ถึง 1,600 เมตร (FAO, 2006) ระยะเวลาตั้งแต่ดอกบานจนกระทั่งผลกาแฟสุก ใช้เวลาประมาณ 6-8 เดือน ผลกาแฟดิบมีสีเขียว ผลกาแฟสุกมีสีเหลือง ส้ม แดง หรือแดงเข้ม ขึ้นอยู่กับสายพันธุ์กาแฟ (กรมวิชาการเกษตร, 2552; พงษ์ศักดิ์และบัณฑูรย์, 2557)

ผลผลิตกาแฟที่ผลิตได้ในพื้นที่ภาคเหนือและภาคใต้ มีกระบวนการจัดการหลังการเก็บเกี่ยว โดยเฉพาะกระบวนการเตรียมเมล็ดกาแฟดิบ (green coffee) แตกต่างกัน ทั้งนี้ขึ้นกับแนวปฏิบัติที่สืบทอดต่อกันมาตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบัน รวมถึงปัจจัยต่างๆ ที่เอื้อให้มีการปฏิบัติที่แตกต่างกัน ซึ่งสามารถจำแนกได้ 2 วิธีหลัก คือ วิธีแห้ง (dry method) และวิธีเปียก (wet method)  สำหรับกาแฟพันธุ์โรบัสตาเกษตรกรหรือผู้ประกอบการส่วนใหญ่นิยมเตรียมเมล็ดกาแฟดิบด้วยวิธีแห้ง โดยหลังจากเก็บเกี่ยวผลกาแฟสด (เชอร์รี) ซึ่งเกษตรกรส่วนใหญ่ใช้วิธีการเก็บแบบรูดผลออกจากช่อ ทำให้มีทั้งผลสีเขียว เหลือง ส้ม และแดง ผสมรวมกัน หลังจากนั้นนำมาตากแห้งบนลานดินหรือลานซีเมนต์ที่มีตาข่ายสีฟ้ารองพื้น เกลี่ยพลิกกลับกองวันละ 1-2 ครั้ง  ในวันที่มีฝนตกจะใช้พลาสติกคลุมเพื่อป้องกันการเปียกซ้ำ ใช้เวลาตากแดดประมาณ 15-20 วัน (ขึ้นกับสภาพอากาศ) แล้วจึงรวมรวมผลผลิตแมล็ดกาแฟแห้งหรือเมล็ดกาแฟดิบ บรรจุในกระสอบป่านส่งขายให้พ่อค้าในท้องถิ่นหรือบริษัท อย่างไรก็ตามปัจจุบันมีกลุ่มเกษตรกรบางส่วนนำวิธีการเตรียมเมล็ดกาแฟดิบด้วยวิธีเปียกมาใช้เพื่อลดปัญหาต่างๆ ที่เกิดจากการใช้วิธีแห้ง และเพื่อให้ได้เมล็ดกาแฟดิบที่มีคุณภาพดี (จากข้อมูลการสัมภาษณ์ผู้แทนกลุ่มเกษตรกรผู้ปลูกกาแฟในพื้นที่จังหวัดชุมพร ปี 2558) ภายหลังการเก็บเกี่ยวผลกาแฟสด โดยการเลือกเก็บเฉพาะผลที่สุกทีละผลหรือทั้งช่อ หากผลสุกพร้อมกันที่ 90-100 เปอร์เซ็นต์ คือ ผลที่มีสีส้มแดงและสีแดง นำผลกาแฟที่เก็บเกี่ยวได้มาคัดแยกคุณภาพผลสดด้วยวิธีการลอยน้ำ (ความถ่วงจำเพาะ) จากนั้นนำผลกาแฟมากะเทาะเปลือกและเนื้อผลออก (สีเชอร์รี) ลอกเมือกด้วยเครื่องมือหรือแรงงานคน แช่น้ำสะอาดทิ้งไว้ 12 ชั่วโมง นำไปตากลดความชื้นด้วยแสงแดดหรือใช้โรงอบลดความชื้น (ช่วงที่ฝนตกชุก) ซึ่งใช้เวลาประมาณ 10-15 วัน แล้วจึงส่งขายให้กับพ่อค้าหรือบริษัทในรูปกาแฟกะลา (parchment coffee) ในเกษตรกรบางรายที่มีการแปรรูปกาแฟจำหน่าย จะเก็บรักษากาแฟกะลาประมาณ 1-2 ปี ก่อนนำไปแปรรูปต่อไป

การเตรียมเมล็ดกาแฟดิบด้วยวิธีเปียก ที่มีขั้นตอนการปฏิบัติเช่นเดียวกับการผลิตเมล็ดกาแฟพันธุ์โรบัสตาวิธีเปียก โดยเก็บเกี่ยวเฉพาะผลกาแฟสุกที่มีสีส้มและสีแดง นำมาคัดแยกผลสดที่มีคุณภาพดี กะเทาะเปลือกและเนื้อผล ลอกเมือก แล้วจึงนำไปตากแดดลดความชื้นบนแคร่ไม้ไผ่ที่ยกพื้นสูง โดยเฉพาะในภาคเหนือเพราะเป็นวัสดุที่ค่อนข้างหาได้ง่าย มีราคาถูก และใช้ต้นทุนต่ำกว่าการใช้โรงอบลดความชื้นบนแคร่ไม้ไผ่จะรองด้วยตาข่ายสีฟ้าเพื่อความสะดวกในการเก็บเมล็ดกาแฟ ในช่วงเวลากลางคืนหรือเมื่อมีฝนตก ซึ่งต้องคลุมกองด้วยพลาสติก ใช้เวลาตากประมาณ 10-15 วัน

อย่างไรก็ตามมีผู้ประกอบการบางรายเริ่มนำเครื่องอบลดความชื้นแบบถังหมุน ซึ่งนำเข้าจากต่างประเทศ มาใช้ในการอบลดความชื้นเมล็ดกาแฟ เพื่อลดระยะเวลาและแรงงาน หลังจากเมล็ดกาแฟแห้งบรรจุกาแฟกะลาในถุงตาข่าย เพื่อการระบายความชื้นของเมล็ดกาแฟ แล้วจึงส่งขายให้กับพ่อค้าหรือบริษัทที่มารับซื้อ สำหรับเกษตรกรหรือผู้ประกอบการที่มีการแปรรูปกาแฟเพื่อจำหน่ายจะต้องเก็บกาแฟกะลาเป็นระยะเวลาตั้งแต่ 6 เดือน ถึง 1 ปี แล้วจึงสีเอากะลากาแฟออกก่อนนำไปแปรรูป

กระบวนการจัดการหลังการเก็บเกี่ยวและการเตรียมเมล็ดกาแฟดิบทั้งวิธีแห้งและวิธีเปียกมีลำดับขั้นตอนดังต่อไปนี้

สำหรับการเจริญเติบโตของกาแฟพันธุ์โรบัสตาอุณหภูมิที่เหมาะสม คือระหว่าง 22-26 องศาเซลเซียส และกาแฟพันธุ์อะราบิกา คือระหว่าง 18-22.5 องศาเซลเซียส (CAC, 2009)  ซึ่งเป็นสภาพที่เหมาะสมต่อการเจริญ โดยเฉพาะราที่เป็นสาเหตุของเชื้อที่ผลิตสารโอคราทอกซิน เอ (OTA)  จัดเป็นสารพิษจากรา (mycotoxins) ที่สร้างขึ้นโดยราในตระกูล Aspergillus และ Penicilium บางชนิด ในภาวะที่มีอากาศและสภาพแวดล้อมเหมาะสม ทั้งในแปลงปลูกและระหว่างการเก็บรักษา เมื่อคนที่ดื่มกาแฟได้รับสารพิษนี้เข้าไปในร่างกาย ถึงแม้ในปริมาณเพียงเล็กน้อยก็สามารถทำให้เกิดอาการพิษ (mycotoxicosis) เนื่องจากสารพิษจากราจะเข้าไปทำลายดีเอ็นเอ อาร์เอ็นเอ และโปรตีน (พิมพ์เพ็ญ, 2556) อาการพิษที่เกิดขึ้นอาจเป็นได้ทั้งแบบเฉียบพลันและเรื้อรัง ขึ้นอยู่กับลักษณะความเป็นพิษของสารนั้นๆ ปริมาณที่ได้รับ อายุ และเพศ รวมถึงชนิดของพันธุ์สัตว์ (สำนักตรวจสอบคุณภาพอาหารสัตว์, 2550)

ผลการสุ่มเก็บตัวอย่างเมล็ดกาแฟในแต่ละขั้นตอนของกระบวนการจัดการหลังการเก็บเกี่ยวและการเตรียมเมล็ดกาแฟดิบทั้งวิธีแห้งและวิธีเปียก สามารถทำให้เข้าใจถึงจุดเสี่ยงที่สำคัญของการปนเปื้อนของราและสารพิษในห่วงโซ่อุปทานหรือกระบวนการผลิตกาแฟได้ เมล็ดกาแฟดิบมักมีการปนเปื้อนของสาร OTA และเนื่องจากสภาพแวดล้อม ลักษณะภูมิประเทศ และการจัดการในกระบวนการผลิตเมล็ดกาแฟดิบ เป็นปัจจัยโดยตรงที่มีผลต่อการเจริญของราและการผลิตสารพิษจากราชนิดนั้นๆ โดยในเมล็ดกาแฟโรบัสตา พบว่า ขั้นตอนที่มีความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนของสาร OTA คือ การตาก และการเก็บรักษา เนื่องจากมีความชื้นเท่ากับ 15.61 และ 11.89% วิเคราะห์ปริมาณสาร OTA ได้เท่ากับ 7.67 และ 0.52 ไมโครกรัมต่อกิโลกรัม ตามลำดับ ส่วนกาแฟพันธุ์อะราบิกา พบว่า ขั้นตอนที่มีความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนของสาร OTA คือ การเก็บรักษา เมล็ดกาแฟมีความชื้นเท่ากับ 11.86% วิเคราะห์ปริมาณสาร OTA ได้เท่ากับ 0.32 ไมโครกรัมต่อกิโลกรัม จากผลการวิเคราะห์ความเสี่ยงการปนเปื้อนสาร OTA โดยใช้ decision tree ในกระบวนการจัดการหลังการเก็บเกี่ยวผลิตผลกาแฟทั้ง 2 พันธุ์ นั้นจะเห็นได้ว่ามี 2 ขั้นตอนที่มีความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนสาร OTA  คือ การตาก และการเก็บรักษา ในขั้นตอนการตากนั้น เกษตรกรตากผลกาแฟซึ่งมีเปลือกหนาและความชื้นสูงบนลานดิน สำหรับพันธุ์โรบัสตา จึงมีความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนมากกว่าการตากบนลานซีเมนต์และแคร่ไม้ไผ่ เนื่องจากผลกาแฟที่เก็บเกี่ยวมีความชื้นสูง เมื่อสัมผัสกับพื้นดินทำให้มีโอกาสปนเปื้อนด้วยราสูง (Batista et al.,  2009) ซึ่งในการปฏิบัติการเกษตรที่ดี (Good agricultural practice, GAP) แนะนำให้ตากผลกาแฟบนลานซีเมนต์ หากทำการตากหรือลดความชื้นอย่างรวดเร็ว โดยใช้ระยะเวลาสั้นจะสามารถลดการปนเปื้อนของราได้ (Noonim et al., 2008) นอกจากนี้ระหว่างการเก็บรักษาจะเป็นขั้นตอนหนึ่งที่มีความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนสาร OTA ด้วยเช่นกัน เนื่องจากเกษตรกรหรือผู้ประกอบการส่วนใหญ่เก็บรักษาเมล็ดกาแฟในบรรจุภัณฑ์ที่ไม่สามารถป้องกันความชื้นได้ เช่น ใส่กระสอบป่านหรือถุงตาข่าย ประกอบกับต้องเก็บรักษาเป็นระยะเวลาอย่างน้อยประมาณ 6 เดือน ก่อนนำไปแปรรูปเป็นกาแฟชนิดต่างๆ ผลการวิจัยของ  Taniwaki  et al. (2003) รายงานว่า ในขั้นตอนการเก็บรักษาเมล็ดกาแฟมีการปนเปื้อนของสาร  OTA  สูงถึง  109 ไมโครกรัมต่อกิโลกรัม ซึ่งเกิดจากเชื้อ A. ochraceus  เนื่องจากการเก็บรักษาในสภาพที่ไม่เหมาะสม ทำให้มีโอกาสในการสะสมความชื้น มีกลิ่น และมีการเจริญของรา ดังนั้นในการเก็บรักษาเมล็ดกาแฟต้องเก็บรักษาในบรรจุภัณฑ์ที่เหมาะสมและสามารถป้องกันความชื้นได้ และควรเก็บรักษาในห้องที่มีการถ่ายเทอากาศได้ดี ภายในห้องเก็บรักษาควรมีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์น้อยที่สุด

เนื่องจากเมล็ดกาแฟที่แห้งจะมีความสามารถในการดูดความชื้นกลับได้ และอาจทำให้ราที่ฝังตัวอยู่เจริญได้ ดังนั้นในสภาพการเก็บรักษาจะต้องมีการควบคุมความชื้นสัมพัทธ์และอุณหภูมิภายในห้องเก็บรักษาให้คงที่ จากผลการวิจัยพบว่าควรเก็บรักษาเมล็ดกาแฟที่อุณหภูมิต่ำกว่า  30 องศาเซลเซียส ความชื้นสัมพัทธ์ต่ำกว่า  68% โดยเมล็ดกาแฟที่นำมาเก็บรักษาต้องมีความชื้นประมาณ 13% และในระหว่างการเก็บรักษาควรมีการบริหารจัดการห้องเก็บรักษา โดยมีระบบระบายอากาศออกเป็นระยะๆ (Bucheli et al., 1998) เพื่อดึงเอาความร้อน ความชื้น ที่สะสมอยู่ในกระสอบเมล็ดกาแฟออก  สามารถลดโอกาสในการเจริญของราที่เป็นสาเหตุและสร้างสาร OTA ได้  อย่างไรก็ตามจะเห็นว่าปริมาณสาร OTA ที่พบในขั้นตอนการเก็บรักษามีปริมาณต่ำกว่า 5 ไมโครกรัมต่อกิโลกรัม ซึ่งกำหนดไว้ในมาตรฐานของ Codex (CODEX STAN 193-1995) ดังนั้นในบทความนี้สามารถเป็นข้อมูลให้ผู้บริโภคที่ชอบดื่มกาแฟมีความมั่นใจได้ว่ายังคงมีความเสี่ยงต่อการได้รับสาร OTA น้อย อย่างไรก็ตามควรมีการควบคุมกระบวนการจัดการหลังการเก็บเกี่ยวกาแฟอย่างต่อเนื่องเพื่อไม่ให้เกิดการปนเปื้อนของสาร OTA เกินกว่ามาตรฐานกำหนด ซึ่งเป็นความปลอดภัยต่อผู้บริโภค

คณะผู้เขียนขอขอบคุณสำนักงานมาตรฐานสินค้าเกษตรและอาหารแห่งชาติ (มกอช.) สำหรับการสนับสนุนทุนในการดำเนินงานวิจัย ขอขอบคุณสถาบันวิจัยเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ และศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว สำนักงานคณะกรรมการการอุดมศึกษา สำหรับการเอื้อเฟื้อสถานที่และอุปกรณ์ในการทำวิจัย ข้อมูลที่นำเสนอในบทความวิจัยนี้เป็นลิขสิทธิ์ของสำนักงานมาตรฐานสินค้าเกษตรและอาหารแห่งชาติ (มกอช.)

>> บทความนี้ตีพิมพ์ใน Postharvest Newsletter ปีที่ 15 ฉบับที่ 4 ตุลาคม – ธันวาคม 2559

เอกสารอ้างอิง

• กรมวิชาการเกษตร.  2552.  ระบบข้อมูลทางวิชาการ: กาแฟโรบัสตา. [ออนไลน์].  เข้าถึงได้จาก: http://it.doa.go.th/vichakan/news.php?newsid=16 (10 มิถุนายน 2557)
• พงษ์ศักดิ์ อังกสิทธิ์ และบัณฑูรย์ วาฤทธิ์.  2557.  การปลูกและผลิตกาแฟอะราบิกาบนที่สูง.  ศูนย์วิจัยและพัฒนากาแฟบนที่สูง, คณะเกษตรศาสตร์, มหาวิทยาลัยเชียงใหม่.  229 หน้า.
• พิมพ์เพ็ญ พรเฉลิมพงศ์.  2556.  Mycotoxin/ไมโคทอกซิน.  [ออนไลน์].  แหล่งที่มา: http://www.foodnetworksolution.com/wiki/word/1080/mycotoxin-ไมโคทอกซิน (25 พฤษภาคม 2556)
• พัชนี สุวรรณวิศลกิจ.  2549.  สรรสาระกาแฟ.  โรงพิมพ์นันทพันธ์, เชียงใหม่.  120 หน้า.
• สำนักตรวจสอบคุณภาพอาหารสัตว์. 2550. สารพิษจากเชื้อรา (Mycrotoxins). [ออนไลน์].  แหล่งที่มา: http://www.dld.go.th/qcontrol/images/stories/gfeed/knowledge-toxin.pdf (25 พฤษภาคม 2556)
• Batista, L. R., S. M. Chalfoun, C. F. Silva, M. Cirillo, E. A. Varga and R. F. Schwan. 2009. Ochratoxin A in coffee beans (Coffea arabica L.) processed by dry and wet methods. Food Control 20: 784–790.
• Bucheli, P.,  I. Meyer, A. Pittet, G. Vuataz and R. Viani.  1998. Industrial Storage of Green Robusta Coffee under Tropical Conditions and Its Impact on Raw Material Quality and Ochratoxin A Content. Journal of Agricultural and Food Chemistry 46: 4507-4511.
• CAC. 2009. Code of practice for the prevention and reduction of ochratoxin A contamination in coffee (CAC/RCP 69-2009).  [Online].  Available source: www.codexalimentarius.org/input/download/standards/…/CXP_069e.pdf.(1 June 2015)
• FAO. 2006.  Guidelines for the prevention of mould formation in coffee.  [Online].  Available source: http://dev.ico.org/documents/ed1988e.pdf.(1 June 2015)
• Noonim, P., W. Mahakarnchanakul, K. F. Nielsen, J. C. Frisvad and R. A. Samson. 2009. Fumonisin B2 production by Aspergillus niger in Thai coffee beans. Food Additives and Contaminants 26:94–100.
• Taniwaki M.H., J.I. Pitt, A.A. Teixeira and B.T. Iamanaka.  2003.  The source of ochratoxin A in Brazilian coffee and its formation in relation to processing methods.  International Journal of Food Microbiology 82: 173-179.

The post กระบวนการจัดการหลังการเก็บเกี่ยวกาแฟอะราบิกาและโรบัสตาในประเทศไทยกับการปนเปื้อนสารโอคราทอกซิน appeared first on ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว.

โดย … ณัฏฐวัฒณ์ หมื่นมาณี^1,2 ปาริชาติ เทียนจุมพล^1,2 กุลริศา เกตุนาค^1,2 รุ่งนภา ไกลถิ่น^1,2 และดนัย บุณยเกียรติ^1,2,3

¹สถาบันวิจัยเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว มหาวิทยาลัยเชียงใหม่
²ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว สำนักงานคณะกรรมการการอุดมศึกษา กทม. 10400
³ภาควิชาพืชศาสตร์และปฐพีศาสตร์ คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

ความเสียหายที่เกิดขึ้นภายหลังการเก็บเกี่ยว เป็นปัจจัยสำคัญมากที่มีผลต่อคุณภาพของผลิตผล ทางการเกษตร เพราะผลิตผลแต่ละชนิดจะมีการตอบสนองต่อวิธีการจัดการหลังการเก็บเกี่ยวและการเก็บรักษาที่แตกต่างกัน ซึ่งการตอบสนองอาจเป็นไปได้ทั้งในทางบวกหรือทางลบ การเก็บรักษาผลิตผลจะช่วยยืดอายุการเก็บรักษาให้นานขึ้น แต่บางครั้งอาจก่อให้เกิดความเสียหายต่อผลิตผลได้ เช่น ความเสียหายที่เกิดจากอุณหภูมิตํ่า ทำให้เกิดอาการสะท้านหนาว (chilling injury) การสูญเสียคุณค่าทางโภชนาการ  และการเก็บรักษาผลิตผลในสภาพที่มีความชื้นต่ำจะทำให้สูญเสียน้ำและสูญเสียน้ำหนักมากเกินไป เป็นต้น (สังคม, 2542)

ผักและผลไม้เป็นผลิตผลที่บอบช้ำและเน่าเสียได้ง่าย และอาจเกิดจากปัญหาการกดทับ การกระแทก การสั่นสะเทือน และเมื่อผักและผลไม้เกิดความบอบช้ำหรือมีบาดแผลจะส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยา เช่น การเปลี่ยนแปลงอัตราการหายใจและการผลิตเอทิลีน และมีการเข้าทำลายของจุลินทรีย์ (จิราภา, 2554) หากจุลินทรีย์เข้าทำลายผลิตผลจะก่อให้เกิดความเสียหายในระหว่างการขนส่ง การเก็บรักษา การจัดจำหน่าย และเมื่อถึงมือผู้บริโภค การแก้ปัญหาที่เกิดขึ้นจะต้องเข้าใจกระบวนการหลังการเก็บเกี่ยว รวมทั้งหาวิธีการที่นำมาใช้ในการลดการสูญเสียหลังการเก็บเกี่ยวทั้งปริมาณและคุณภาพของผลิตผลทางการเกษตร (Snowdon, 1990)

ปริมาณการสูญเสียหลังการเก็บเกี่ยวของผักและผลไม้สดในประเทศที่พัฒนาแล้วอยู่ในช่วงร้อยละ 5-25 และในประเทศที่กำลังพัฒนาอยู่ในช่วงประมาณร้อยละ 20-50 ซึ่งปริมาณการสูญเสียจะผันแปรตามชนิดของผลิตผลและฤดูกาล (จิราภา, 2554) ดังนั้นจึงควรมีการควบคุมกระบวนการทุกขั้นตอนให้มีประสิทธิภาพเพื่อการลดการสูญเสียของผลิตผลหลังการเก็บเกี่ยว เช่น การใช้ดัชนีการเก็บเกี่ยวที่ถูกต้อง การเลือกเก็บผลิตผลที่แก่พอดี การควบคุมการปฏิบัติงานของผู้เก็บเกี่ยวผลิตผล มีระบบการลดอุณหภูมิหรือลดความร้อนของผลิตผล มีความรู้ด้านการจัดมาตรฐานและคุณภาพ การใช้บรรจุภัณฑ์ที่มีขนาดและรูปร่างที่เหมาะสมกับผลิตผล และเก็บรักษาในสภาวะที่มีอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ที่เหมาะสมกับผลิตผลแต่ละชนิด เป็นต้น

สำหรับความเสียหายที่เกิดขึ้นหลังการเก็บเกี่ยวผลฟักทองญี่ปุ่น จะเกิดขึ้นได้จากหลายสาเหตุ ตั้งแต่การสูญเสียที่เกิดขึ้นในแปลงปลูก เช่น การเข้าทำลายของโรคและแมลงขณะที่ยังเป็นผลอ่อน แล้วอาศัยอยู่ในผลฟักทอง ทำให้เกิดความไม่สมบูรณ์ของผลและมีลักษณะผิดปกติ เป็นต้น ซึ่งจะส่งผลต่อคุณภาพระหว่างการเก็บเกี่ยวและหลังการเก็บเกี่ยวต่อไป

การสูญเสียหลังการเก็บเกี่ยวของผลฟักทองญี่ปุ่นในแต่ละขั้นตอนตั้งแต่การเก็บเกี่ยว (รูปที่ 1A) โดยสุ่มประเมินการสูญเสียผลฟักทองหลังเก็บเกี่ยวและคัดแยกผลฟักทองที่ดีกับผลฟักทองที่มีตำหนิคำนวณหาเปอร์เซ็นต์การสูญเสีย จากนั้นนำผลฟักทองที่ดีขนย้ายจากแปลงปลูกโดยบรรจุในกระสอบพลาสติกมายังจุดรวบรวม ทำการประเมินการสูญเสียเมื่อมาถึงจัดรวบรวม (รูปที่ 1B) ในขั้นตอนการรวบรวมผลิตผลเพื่อคัดแยกขนาดหลังการคัดแยกคุณภาพและขนาดของผลฟักทองภายหลังการคัดแยกได้ประเมินการสูญเสียอีกครั้งหนึ่ง (รูปที่ 1C) และนำผลฟักทองที่ดีหลังการคัดแยกขนย้ายจากจุดรวบรวมไปยังโรงคัดบรรจุ ซึ่งเมื่อถึงโรงคัดบรรจุได้ประเมินการสูญเสียอีกครั้ง (รูปที่ 1D) พบว่าในแต่ละขั้นตอนมีการสูญเสียแตกต่างกัน ได้แก่ ขั้นตอนการเก็บเกี่ยวมีผลฟักทองที่สมบูรณ์ดีเพียงร้อยละ 11.1 ที่เหลือเป็นผลฟักทองที่มีตำหนิ เช่น มีรอยขีดข่วน มีรอยแผลจากการเข้าทำลายของโรค แมลง และศัตรูพืช รวมทั้งหมดประมาณร้อยละ 88.9 โดยในขั้นตอนนี้มีผลฟักทองที่มีตำหนิที่เกิดจากรอยขีดข่วนบนผลมากถึงร้อยละ 50.0 มีตำหนิจากโรคร้อยละ 16.7 ตำหนิจากรอยทิ่มแทงร้อยละ 16.6 และตำหนิจากแมลงร้อยละ 5.6 ในขณะที่ขั้นตอนการขนย้ายฟักทองจากแปลงปลูกโดยใช้บรรจุภัณฑ์ประเภทกระสอบพลาสติก พบมีการสูญเสียรวมทั้งหมดร้อยละ 23.3 โดยสาเหตุของการสูญเสียหลักในขั้นตอนนี้เกิดจากรอยขีดข่วนทั้งหมดเนื่องจากถุงฟักทองหนัก จึงใช้วิธีการลากถุง ในขั้นตอนการรวบรวมผลฟักทองที่จุดรวบรวมมีการสูญเสียร้อยละ 77.8  โดยเกิดขึ้นจากรอยขีดข่วนร้อยละ 43.3 พบตำหนิที่เกิดจากรอยทิ่มแทงผลฟักทองร้อยละ 34.5 และเมื่อประเมินการสูญเสียหลังการเก็บเกี่ยวผลฟักทองญี่ปุ่นในขั้นตอนการขนย้ายผลฟักทองมายังโรงคัดบรรจุโดยรถยนต์มีการสูญเสียรวมร้อยละ 61.1 ซึ่งตำหนิที่เกิดขึ้นทั้งหมดนั้นเกิดจากรอยขีดข่วนบนผิวของผลฟักทองทั้งสิ้น (พิเชษฐ์และคณะ, 2557)

สาเหตุของการสูญเสียที่เกิดขึ้นจำแนกได้ ดังนี้

ก. สาเหตุการสูญเสียทางกล เช่น การเกิดรอยขีดข่วนที่ผิว การเกิดบาดแผลจากการทิ่มตำ รอยถลอกบริเวณผิว และรอยช้ำจากการกดทับหรือกระแทก เป็นต้น

ข. สาเหตุการสูญเสียจากการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยา เช่น การสูญเสียน้ำระหว่างการขนย้ายบริเวณขั้วผล เป็นต้น

ค. สาเหตุการสูญเสียจากการเข้าทำลายของโรคและแมลง เช่น การเข้าทำลายของไวรัส หนอนเจาะผล และโรคไส้เน่า เป็นต้น

ในกระบวนการจัดการหลังการเก็บเกี่ยวผลฟักทองญี่ปุ่นพบสาเหตุขของการสูญเสียมากที่สุด คือ การเกิดรอยขีดข่วนบริเวณผิวของผลฟักทองญี่ปุ่น นอกจากนั้น ยังพบว่าหากผลฟักทองญี่ปุ่นที่มีบาดแผลเกิดจากการทิ่มแทงผลจนเป็นแผลถึงเนื้อและมีน้ำยางไหลจะไม่สามารถขายได้เนื่องจากหลังการเก็บรักษาจะมีอาการเกิดโรคผลเน่าเกิดขึ้น

กระบวนการจัดการหลังการเก็บเกี่ยวผลฟักทองญี่ปุ่นที่ปฏิบัติในปัจจุบันในแต่ละขั้นตอนไม่สามารถป้องกันสาเหตุของการสูญเสียที่เกิดจากรอยขีดข่วนได้ อาจเป็นเพราะวิธีการจัดการตั้งแต่ขั้นตอนการเก็บเกี่ยว วิธีการขนย้าย การเลือกใช้บรรจุภัณฑ์สำหรับการขนย้ายที่ไม่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น วิธีการเก็บเกี่ยวผลฟักทองญี่ปุ่นเกษตรกรใช้กรรไกรหรือมีดปลายแหลมในการตัดขั้วผล ทำให้มีโอกาสเกิดรอยขีดข่วนจากคมมีด บนผิวผลฟักทองได้ง่ายในช่วงการเก็บเกี่ยว ในขั้นตอนการขนย้ายผลฟักทองญี่ปุ่นจากแปลงปลูกมายังจุดรวบรวม ทำโดยการใส่ผลฟักทองลงในถุงกระสอบพลาสติกจำนวนประมาณ 15-20 ผล น้ำหนักประมาณ 25-30 กิโลกรัม ทำให้มีน้ำหนักมาก ผลของฟักทองเบียดและเสียดสีกัน (รูปที่ 2A) อีกทั้งการบรรจุผลฟักทองโดยการอัดจนแน่นในภาชนะบรรจุจึงทำให้เกิดอาการช้ำได้ นอกจากนั้น การเลือกใช้บรรจุภัณฑ์ประเภทกระสอบพลาสติกในการเก็บรวบรวมและการขนย้ายผลฟักทองไปยังจุดต่างๆ มีการลากกระสอบจนกระสอบขาด (รูปที่ 2B) ในขณะที่การขนส่งใช้รถบรรทุกบนถนนที่มีสภาพภูมิประเทศเป็นเขาสูง เป็นถนนดินลูกรังสลับกับลาดยางและสภาพถนนมีความขรุขระเป็นอย่างมาก ส่งผลให้การขนย้ายผลิตผลมีความยากลำบากและทำให้ผลฟักทองกระทบกระเทือน จากการกระแทกกัน จนเกิดรอยขีดข่วนได้ง่าย (รูปที่ 2) เช่นเดียวกับรายงานผลการวิจัยที่พบว่ากระบวนการขนส่งผลิตผลเกษตรทำให้เกิดความเสียหายกับผลิตผลเป็นอย่างมากเนื่องจากการเลือกใช้บรรจุภัณฑ์และการจัดเรียงผลิตผลภายในรถบรรทุกที่ใช้ขนส่งไม่เหมาะสม ซึ่งความเสียหายที่เกิดขึ้นนั้นมักเกิดจากแรงกระแทก การกระทบกระเทือนระหว่างผลิตผลกับบรรจุภัณฑ์หรือระหว่างตัวผลิตผลเอง และอาจถูกสัมผัสกับของมีคมอื่นๆ นอกจากการขนส่งจะทำให้เกิดความเสียหายแล้ว การจัดวางผลิตผลจำนวนมากทำให้น้ำหนักชั้นบนกดทับลงมายังชั้นล่างมากเกินไปส่งผลทำให้เกิดการช้ำและการปริแตกของผลิตผลได้เช่นกัน (Kitinoja and Kader, 1995 และ อุราภรณ์และคณะ, 2546)

ทั้งนี้  การสูญเสียของผลฟักทองญี่ปุ่นที่เกิดขึ้นตั้งแต่ขั้นตอนการเก็บเกี่ยวเป็นต้นมานั้น สามารถแยกการสูญเสียตามลักษณะที่เกิดขึ้นดังต่อไปนี้

1. การสูญเสียที่พบตั้งแต่ในแปลงปลูก เกิดขึ้นในขั้นตอนการเพาะปลูกการดูแลรักษาตั้งแต่ก่อนการเก็บเกี่ยว มักเกิดขึ้นจากสาเหตุต่างๆ ได้แก่ เกิดจากการเข้าทำลายของโรค เช่น โรคที่เกิดจากไวรัส (รูปที่ 3A) การเข้าทำลายของหนอนและแมลงตั้งแต่ในแปลงปลูก เช่น หนอนเจาะขั้วผล (รูปที่ 3B) ผิวของผลฟักทองถูกเพลี้ยไฟเข้าทำลาย (รูปที่ 3C)  รวมถึงอาการผิดปกติของผลฟักทองที่ไม่สมบูรณ์ (รูปที่ 3D) เป็นต้น

2. การสูญเสียที่พบหลังการเก็บเกี่ยว พบว่าเกิดจากสาเหตุทางกลเป็นส่วนใหญ่ที่ทำให้เกิดการสูญเสียหลังการเก็บเกี่ยวของผลฟักทองญี่ปุ่น เช่น การเกิดรอยขีดข่วนที่เกิดจากของมีคม (รูปที่ 4A)  รอยขีดข่วนหรือรอยช้ำที่เกิดจากการกระแทก รอยถลอกที่เกิดจากการลากถูหรือเสียดสีกันระหว่างผล (รูปที่ 4B)  การเข้าทำลายของโรคและแมลงหลังการเก็บเกี่ยว (รูปที่ 4C)  รอยแผลจากการถูกของแข็งทิ่มแทงผล (รูปที่ 4D)

คุณภาพของผลฟักทองญี่ปุ่นที่ผู้ซื้อยอมรับได้ คือผลฟักทองที่มีคุณภาพสมบูรณ์ดี ผู้ซื้อจะไม่รับซื้อผลฟักทองที่มีการสูญเสียในลักษณะต่างๆ มากกว่าร้อยละ 50 ของพื้นที่ผิวทั้งหมด ไม่รับซื้อผลฟักทองญี่ปุ่นที่มีการเข้าทำลายของไวรัส รวมถึงไม่รับซื้อผลฟักทองที่มีลักษณะเกิดแผลสดจากการทิ่มแทงจนมียางไหล ซึ่งส่งผลให้บริเวณแผลดังกล่าวถูกเชื้อเข้าทำลายได้ง่าย และทำให้เกิดโรคเน่าและมีโอกาสทำให้ฟักทองผลอื่นๆ เกิดความเสียหายได้ จึงทำให้ผู้ซื้อไม่ต้องการ

ดังนั้น การลดการสูญเสียของผลฟักทองญี่ปุ่นจำเป็นต้องได้รับการแก้ไขโดยด่วน คือ แก้ไขเรื่องการสูญเสียที่เกิดขึ้นตั้งแต่ในแปลงปลูกและการสูญเสียที่เกิดขึ้นหลังการเก็บเกี่ยว โดยคัดเลือกผลที่ไม่ได้คุณภาพออกจากผลฟักทองที่ปกติ และปรับปรุงกระบวนการจัดการหลังการเก็บเกี่ยวของผลฟักทองญี่ปุ่นในแต่ละขั้นตอน เพื่อลดการสูญเสียที่เกิดจากการทิ่มแทงและรอยแผลต่างๆ โดยการใช้วัสดุหุ้มผลเพื่อลดการกระแทก การเสียดสี เพื่อลดโอกาสในการเกิดบาดแผลและเกิดโรคหลังการเก็บเกี่ยว อย่างไรก็ตาม การปรับปรุงกระบวนการจัดการหลังการเก็บเกี่ยวที่เหมาะสมเพื่อลดการสูญเสียของผลฟักทองตลอดสายโซ่อุปทานนั้น สามารถแก้ไขปัญหาต่างๆ เพื่อให้ได้ผลิตผลฟักทองที่มีคุณภาพดีมากขึ้น ส่งผลให้ผู้ปลูกมีรายได้สูงขึ้น และลดการสูญเสียหลังการเก็บเกี่ยวได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เอกสารอ้างอิง

• จิราภา เหลืองอรุณเลิศ.  2554.   บรรจุภัณฑ์ผักผลไม้ สถาบันอาหาร, [ระบบออนไลน์].  แหล่งที่มา: http://www.nfi.or.th/food-technology-news/food-technology-news-thai.html)   (20 กันยายน 2554)
• สังคม  เตชะวงค์เสถียร.  2542.  วิทยาการหลังการเก็บเกี่ยวของพืช. เอกสารคําสอนวิชาหลักการผลิตพืช (Principle of Crop Production), ภาควิชาพืชสวน คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยขอนแก่น.
• พิเชษฐ์ น้อยมณี ปาริชาติ เทียนจุมพล  กุลริศา เกตุนาค  รุ่งนภา ไกลถิ่น  และดนัย บุณยเกียรติ. 2557. การประเมินการสูญเสียของผลฟักทองญี่ปุ่นในกระบวนการจัดการหลังการเก็บเกี่ยว. วารสารวิทยาศาสตรเกษตร ปีที่ 45 ฉ. 3/1 (พิเศษ) หน้าที่ 277-280.
• อุราภรณ์ สอาดสุด วิชชา สอาดสุด และโสภณ สิงห์แก้ว.  2546.  การประเมินความเสียหายของส้มในกลุ่มส้มเขียวหวานหลังการเก็บเกี่ยว.  วารสารวิทยาศาสตร์เกษตร ปีที่ 34 ฉบับที่ 4-6 (พิเศษ). 2546. หน้า 76-79.
• Anonymous. 1978. Post-harvest losses in developing countries. National Academy of Sciences. Washington, DC. 202 pp.
• Kitinoja, L. and Kader, A.A. 2002 Small-scale postharvest handling practices: a manual for horticultural crops. 4^th ed. University of California Postharvest Horticulture Series No. 8E. 267 pp.
• Snowdon, A. 1990. A color atlas of post-harvest diseases and disorders of fruits and vegetables, Volume 1. General Introduction and Fruits. Wolf Scientific publication, London, UK. 302 pp.

The post การสูญเสียหลังการเก็บเกี่ยวของผลฟักทองญี่ปุ่น appeared first on ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว.