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.

ปัจจุบันความต้องการผลิตภัณฑ์ผลไม้ตัดแต่งพร้อมบริโภคมีแนวโน้มเพิ่มขึ้น เนื่องจากมีความสด สะอาด ใหม่ คุณค่าทางอาหารสูง และง่ายต่อการบริโภคเหมาะกับวิถีการดำรงชีวิตที่เร่งรีบในยุคปัจจุบัน Tesco หนึ่งในผู้จำหน่ายผลิตภัณฑ์ผลไม้ตัดแต่งพร้อมบริโภครายใหญ่ของโลกเปิดเผยว่าความต้องการผลไม้ตัดแต่งเพื่อสุขภาพโดยเฉพาะเมลอนและมะม่วงหั่นชิ้นเป็นแท่ง (fingers) มีแนวโน้มเพิ่มขึ้น 400% ในรอบสองปีที่ผ่านมา (Tesco PLC, 2017) ทั้งนี้ประเทศไทยเราสามารถปลูกมะม่วงได้หลากหลายสายพันธุ์และมีผลผลิตเกือบตลอดทั้งปี โดยเฉพาะมะม่วงพันธุ์น้ำดอกไม้ (Mangifera indica L.) ซึ่งเป็นผลไม้ที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจ มูลค่าในการส่งออกสูง และมีศักยภาพในการนํามาแปรรูปเป็นมะม่วงตัดแต่งพร้อมบริโภค ซึ่งถือเป็นอีกทางเลือกหนึ่งในการเพิ่มมูลค่าให้กับผลผลิต เนื่องจากมะม่วงสายพันธุ์นี้เมื่อสุกมีกลิ่นหอม รสหวานหอม เนื้อสีเหลืองอมส้ม ละเอียด มีเส้นใยเล็กน้อย มีวิตามินซี และเบต้าแคโรทีนสูง อย่างไรก็ตามในการแปรรูปเป็นผลไม้ตัดแต่งพร้อมบริโภคนั้นต้องผ่านขั้นตอนต่าง ๆ ได้แก่ การปอกเปลือก การหั่น และการตัดแต่งเป็นชิ้น ซึ่งการแปรรูปในลักษณะนี้จะทำให้ผลิตภัณฑ์ที่ได้บอบบาง ง่ายต่อการเข้าทำลายของเชื้อจุลินทรีย์ส่งผลให้มีอายุการวางจำหน่ายสั้น

ปัญหาที่สำคัญของมะม่วงตัดแต่งพร้อมบริโภคได้แก่การเปลี่ยนแปลงสี โดยจะพบอาการสีน้ำตาลที่บริเวณผิวเนื้อมะม่วง และเกิดการปนเปื้อนของเชื้อจุลินทรีย์ (Rosen and Kader, 1989; Nguyen-the and Carlin, 1994) ในมะม่วงน้ำดอกไม้สีทองตัดแต่งพร้อมบริโภคพบว่าอาการสีน้ำตาลและอาการฉ่ำน้ำ (water soaking) เป็นปัจจัยสำคัญที่จำกัดอายุการเก็บรักษา (Poubol and Izumi, 2005) โดยในแต่ละขั้นตอนการแปรรูปจะทำให้สารต่างๆภายในเซลล์รั่วไหลออกมาบริเวณรอยแผลที่เกิดจากการตัดแต่ง ซึ่งจะไปเร่งการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาและชีวเคมี เกิดสีน้ำตาลบริเวณรอยตัดแต่งและไม่เป็นที่ต้องการของผู้บริโภค โดยการเกิดสีน้ำตาลที่บริเวณผิวเนื้อมะม่วงนั้นเป็นการเกิดสีน้ำตาลเนื่องจากเอนไซม์ (enzymatic browning) โดยมีเอนไซม์พอลิฟีนอลออกซิเดส (polyphenol oxidase; PPO) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาที่สำคัญ (Sapers, 1993) ซึ่งปฏิกิริยาการเกิดสีน้ำตาลที่เร่งด้วยเอนไซม์นี้มี 2 ขั้นตอนคือ กระบวนการไฮดรอกซิเลชัน (hydroxylation) โดยเปลี่ยนสารกลุ่มโมโนฟีนอล (monophenols) ได้เป็นสารกลุ่มไดฟีนอล (diphenols) ซึ่งเป็นขั้นตอนที่ปฏิกิริยาเกิดค่อนข้างช้าและให้ผลิตภัณฑ์เป็นสารที่ไม่มีสี (ortho-diphenol) และจากนั้นเกิดกระบวนการออกซิเดชั่น (oxidation) ในขั้นตอนต่อไป ซึ่งเป็นปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วโดยเปลี่ยนสารกลุ่มไดฟีนอลเป็นสารกลุ่มควิโนน (quinones) ซึ่งเป็นสารที่มีสีและมีความไวในการเกิดปฏิกิริยา สารกลุ่มควิโนนนี้สามารถเกิดการการรวมตัวกันเป็นสารเมลานิน (melanins) หรือสารที่ให้สีน้ำตาลหรือสีดำกับเนื้อเยื่อพืช โดยสาร   เมลานินนี้ยังสามารถทำปฏิกิริยาต่อกับกรดอะมิโนและโปรตีนเกิดปฏิกิริยาสีน้ำตาลโดยไม่ใช้เอนไซม์ทำให้เกิดสีน้ำตาลเพิ่มขึ้นได้อีกด้วย (Beaulieu and Gorny, 2004) ซึ่งการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นดังกล่าว มีผลทำให้ผลไม้แปรรูปพร้อมบริโภคมีคุณภาพลดลง เสื่อมเสียง่าย ไม่ปลอดภัย ไม่เป็นที่ต้องการของผู้บริโภค และมีอายุการวางจำหน่ายสั้นกว่าผลไม้ที่ไม่ได้ผ่านการตัดแต่งแปรรูป (Clemente and Pastore, 1998)

ด้วยเหตุนี้จึงมีการนำเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยวมาใช้ในการลดความเสียหายจากกระบวนการแปรรูปได้แก่ การใช้วิธีทางกายภาพและทางเคมี โดยสารเคมีที่นิยมใช้กันมากในอุตสาหกรรมอาหาร ได้แก่สารในกลุ่มแคลเซียม กรดแอสคอร์บิก กรดซิตริก และสารประกอบซัลไฟต์ (sulphite) โดยเฉพาะสารประกอบซัลไฟต์ซึ่งมีประสิทธิภาพในการยับยั้งดีมากและราคาถูก แต่มีข้อเสียคือมีผลกระทบที่ไม่ปลอดภัยต่อผู้บริโภคโดยก่อให้เกิดอาการแพ้หรือผลข้างเคียงในผู้บริโภคบางกลุ่มได้ จึงมีการควบคุมปริมาณการใช้ตามประกาศ กระทรวงสาธารณสุข (ฉบับที่ 281) พ.ศ.2547 เรื่องวัตถุเจือปนอาหารว่าด้วยปริมาณซัลไฟต์ที่ได้รับต้องไม่เกิน 0.7 มิลลิกรัมต่อคนต่อวัน ในปัจจุบันได้มีการพัฒนาเทคโนโลยีนำสารสกัดจากธรรมชาติซึ่งเป็นสารที่มีความปลอดภัยมาทดแทนการใช้สารเคมี  โดยสารสกัดจากธรรมชาติที่มีการนำมาวิจัยเพื่อลดการเกิดสีนํ้าตาลในผลไม้ตัดแต่งพร้อมบริโภคได้แก่ ว่านหางจระเข้ น้ำสับปะรด สารสกัดจากรำข้าว เวย์โปรตีน (whey protein) น้ำผึ้ง และสารสกัดจากสาหร่าย (seaweed extract) เป็นต้น จากปัญหาดังกล่าวคณะผู้วิจัยได้นำเซริซินซึ่งเป็นโปรตีนจากธรรมชาติที่สกัดมากจากรังไหมมาประยุกต์ใช้เป็นสารเคลือบผิวเพื่อลดการเกิดสีน้ำตาลในมะม่วงน้ำดอกไม้ตัดแต่งพร้อมบริโภค อีกทั้งเซริซินและอนุพันธุ์ของเซริซินยังมีความปลอดภัยตามหลักของ Generally Recognized as Safe (GRAS) โดยคณะกรรมการอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา (FDA, 2001)

รังไหม (cocoon) มีองค์ประกอบหลักของโปรตีน 2 ชนิด คือ ไฟโบรอิน (fibroin) ที่เป็นโปรตีนหลักในรังไหมประมาณร้อยละ 70 เป็นโปรตีนเส้นใยชนิดที่ไม่มีขั้ว และเซริซิน (sericin) ประมาณร้อยละ 20-30 ของรังไหม ทำหน้าที่ช่วยยึดโปรตีนไฟโบรอินให้เชื่อมติดกัน ทำให้เกิดความเสถียรของโครงร่างของรังไหม ในอุตสาหกรรมผลิตเส้นไยไหมมีความจำเป็นต้องสกัดเซริซินทิ้ง เนื่องจากมีสมบัติเป็นกัม (gum) ทำหน้าที่ในการเชื่อมเส้นไยโปรตีนไหม (fibroin) ทำให้เป็นผลิตภัณฑ์เหลือทิ้งจากอุตสาหกรรมผ้าไหมหรือเส้นไยไหม ส่งผลต่อสิ่งแวดล้อมและมลภาวะทางน้ำ เซริซินประกอบด้วยกรดอะมิโน 18 ชนิด จําพวกมีขั้วจึงทําให้เซริซินละลายน้ำได้ดีที่พบมากกว่าร้อยละ 70 ได้แก่ serine, glycine, aspartic และ threonine เซริซินถูกนำไปใช้ประโยชน์มากมากมายหลายด้าน เช่น ใช้เป็นวัสดุทางการแพทย์ต่างๆ ใช้ในผลิตภัณฑ์เครื่องสำอาง และมีการทดสอบเซริซินด้านการรับประทานพบว่ามีฤทธิ์ส่งเสริมสุขภาพหลายอย่าง เช่น ลดไขมันหรือคอเลสตอรอลในเลือด ลดความดันโลหิต เป็นต้น ปัจจุบันอุตสาหกรรมอาหารได้นำเซริซินมาใช้ในการผลิตฟิล์มที่บริโภคได้ และใช้เป็นสารเคลือบผิว เนื่องด้วยคุณสมบัติที่สามารถจับตัวเป็นพอลิเมอร์ สามารถผสมกับสารโมเลกุลใหญ่ได้ดี และมีลักษณะเป็นกัมป้องกันการสูญเสียน้ำได้ดี (Sothornvit and Chollakup, 2009; Sothornvit et al., 2010) นอกจากนั้นยังพบว่าเซริซินมีสมบัติเป็นสารต้านอนุมูลอิสระ ลดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นในไขมัน (Kato et al., 1998) ยับยั้งการเกิดสีน้ำตาลในอาหาร (Wu et al., 2007) และสามารถต้านการเจริญเชื้อจุลินทรีย์ก่อโรคได้ (Sarovart et al., 2003) นับว่ามีประโยชน์อย่างมากในการรักษาคุณภาพและยืดอายุการเก็บรักษาอาหาร การศึกษาที่ผ่านพบว่าการเคลือบผิวแอบเปิ้ล เห็ด และมะม่วงหั่นชิ้นด้วยเซริซินสามารถควบคุมการเกิดสีน้ำตาลระหว่างการเก็บรักษาได้เป็นอย่างดีและพบว่าเซริซินที่มีโมเลกุลขนาดเล็กมีประสิทธิภาพในการลดกิจกรรมเอนไซม์ PPO และควบคุมการเกิดสีน้ำตาลได้ดีและยังรักษาคุณภาพด้านสี ลักษณะปรากฏและลดการสูญเสียความชื้นจากผลิตภัณฑ์ (Thongsook and Tiyaboonchai, 2011)

ผลของเซริซินต่อการยับยั้งการเกิดสีน้ำตาลเนื่องจากเอนไซม์

โดยทั่วไปการยับยั้งการเกิดสีน้ำตาลเนื่องจากเอนไซม์แบ่งออกได้เป็นสามแนวทางคือ การยับยั้งสารตั้งต้น (substrate) ยับยั้งกิจกรรมเอนไซม์ และยับยั้งผลิตภัณฑ์สีน้ำตาล  ซึ่งเซริซินยับยั้งการเกิดสีน้ำตาลโดยแบ่งออกเป็นสองแนวทาง แนวทางที่หนึ่งเซริซินไปยับยั้งกิจกรรมของเอนไซม์ PPO โดยการจับตัวกันระหว่างเซริซินและสารตั้งต้น  ของปฏิกิริยาการเกิดสีน้ำตาล ซึ่งกิจกรรมของเอนไซม์ PPO ในตำแหน่งที่ต่างจากตำแหน่งเอนไซม์จับกับสารตั้งต้น ทำให้เกิดเป็นสารประกอบเชิงซ้อน enzyme-substrate-sericin เอนไซม์จึงไม่สามารถทำปฏิกิริยาต่อได้ (Goetghebeur and Kermasha, 1996) นอกจากนี้เซริซินซึ่งประกอบด้วยกรดอะมิโนที่มีหมู่ไฮดรอกซีสูง พบประมาณร้อยละ 40 ของกรดอะมิโนทั้งหมดที่เป็นองค์ประกอบ และเป็นที่ทราบกันดีว่ากรดอะมิโนที่มีหมู่ไฮดรอกซีสูงมีสมบัติเป็นคีเลติงเอเจนต์ (chelating agent) ที่ดี โดยเฉพาะกับทองแดง และเหล็ก ซึ่งในการเกิดปฏิกิริยาการเกิดสีน้ำตาลด้วยกิจกรรมของเอนไซม์ PPO ทองแดงเป็นธาตุที่จำเป็นในกลไกของปฏิกิริยา ดังนั้นการที่เซริซินมีสมบัติดังกล่าวส่งผลช่วยในการลดการเกิดสีน้ำตาลเนื่องจากเอนไซม์ PPO ได้เช่นกัน (Kato et al., 1998) และพบว่ายิ่งเซริซินมีขนาดโมเลกุลเล็กยิ่งเพิ่มประสิทธิภาพในการเป็นคีเลติงเอเจนต์มากขึ้น (Thongsook and Tiyaboonchai, 2011) แนวทางที่สองอาจเป็นไปได้ว่าเซริซินไปยับยั้งสารตั้งต้น เนื่องจากทำหน้าที่เป็นสารเคลือบผิวโดยป้องกันไม่ให้ออกซิเจนสัมผัสกับสารตั้งต้นของเอนไซม์ PPO ดังนั้นจึงทำให้เอนไซม์ทำปฏิกิริยากับสารตั้งต้นได้น้อยลง 

การประยุกต์ใช้เซริซินเป็นสารเคลือบผิวในมะม่วงน้ำดอกไม้ตัดแต่งพร้อมบริโภค

โดยพบว่าเซริซินสามารถยับยั้งกิจกรรมเอนไซม์ PPO ในมะม่วงน้ำดอกไม้ตัดแต่งพร้อมบริโภค (in vivo) และในสารสกัดมะม่วง (in vitro) ได้ทั้งในมะม่วงน้ำดอกไม้เบอร์สี่และมะม่วงน้ำดอกไม้สีทอง เมื่อนำเซริซินมาประยุกต์ใช้เป็นสารเคลือบผิวมะม่วงน้ำดอกไม้สีทองตัดแต่งพร้อมบริโภค โดยนำมะม่วงน้ำดอกไม้สีทองระยะสุกพร้อมบริโภค ปอกเปลือกและตัดแต่งเป็นชิ้น นำไปเคลือบด้วยสารละลายเซริซิน (non-hydrolysated sericin) และเซริซินไฮโดรไลเสท (hydrolysated sericin) ซึ่งมีขนาดโมเลกุลเล็กกว่า จากนั้นบรรจุชิ้นมะม่วงในกล่องพลาสติกกึ่งคงรูปมีฝาปิด เก็บรักษาที่อุณหภูมิ 10 องศาเซลเซียส นาน 4 วัน พบว่ามะม่วงที่เคลือบด้วยสารละลายเซริซินและเซริซินไฮโดรไลเสทชะลอการเกิดสีน้ำตาลบริเวณส่วนที่ถูกตัดแต่งของมะม่วงน้ำดอกไม้ตัดแต่งพร้อมบริโภค โดยแสดงค่าความสว่าง (L*) สูงกว่ามะม่วงตัดแต่งชุดควบคุม และมีคะแนนการเกิดสีน้ำตาลต่ำกว่ามะม่วงชุดควบคุม สอดคล้องกับกิจกรรมเอนไซม์พอลีฟีนอลออกซิเดส (PPO) ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่ก่อให้เกิดสีน้ำตาลในมะม่วงตัดแต่ง  ผลการทดลองพบว่าสารละลายเซริซินและเซริซินไฮโดรไลเสทมีกิจกรรมเอนไซม์ PPO ต่ำกว่าชุดควบคุม และสารละลายเซริซินทั้ง 2 ชนิด ยังคงรักษาปริมาณวิตามินซีไว้ได้ดีกว่าชุดควบคุม โดยสามารถชะลอการเกิดสีน้ำตาลและรักษาคุณภาพของมะม่วงน้ำดอกไม้สีทองตัดแต่งพร้อมบริโภคได้เป็นระยะเวลา 4 วัน

จากผลงานวิจัยข้างต้นแสดงให้เห็นว่า สารเคลือบผิวจากเซริซินมีประสิทธิภาพในการชะลอการเกิดสีน้ำตาลในผลิตภัณฑ์พร้อมบริโภค มีความปลอดภัยในการใช้ อีกทั้งยังเป็นการใช้ประโยชน์จากของเหลือทิ้ง จึงเป็นอีกทางเลือกหนึ่งที่จะนำมาวิจัยและพัฒนาเพื่อใช้ในการควบคุมการเกิดสีน้ำตาลของผลิตผลในเชิงการค้าต่อไป

เอกสารอ้างอิง

Beaulieu, J.C. and J.R. Gorny.  2004.  Fresh cut fruits in the commercial storage of fruits, vegetables and florist and nursery stocks. In K.C. Gross, C.Y. Wang and M. Saltveit (eds.). Agricultural Handbook, Number 66, USDA–ARS.

Clemente, E. and G.M. Pastore. 1998.  Peroxidase and polyphenoloxidase, the importance for food technology. Boletim da Sociedade Brasileira de Ciência e Tecnologia de Alimentos 32: 167–171.

FDA.  2001.  Notice of inventory. Food and Drug Administration.  [Online]. Available source: http://www.fda.gov/downloads/Food/IngredientsPackagingLabeling/GRAS/NoticeInventory/UCM267039.

Goetghebeur, M. and S. Kermasha.  1996.  Inhibition of polyphenol oxidase by copper-     metallothionein from Aspergillus niger.  Phytochemistry 42: 935–940.

Kato, N., S. Sato, A. Yamanaka, H. Yamada, N. Fuwa and M. Nomura.  1998.  Silk protein, sericin, inhibits lipid peroxidation and tyrosinase activity.  Bioscience Biotechnology and Biochemistry 62: 145–147.

Nguyen-The, C. and F. Carlin.  1994.  The microbiology of minimally processed fresh fruits and vegetables.  Critical Reviews in Food Science and Nutrition 34: 371–401.

Poubol, J. and H. Izumi.  2005.  Shelf life and microbial quality of fresh-cut mango cubes stored in high CO₂ atmospheres.  Journal of Food Science 70: 69–74.

Rosen, J. and A.A. Kader. 1989.  Postharvest physiology and quality maintenance of sliced pear and strawberry fruits.  Journal of Food Science 54: 656–659.

Sapers, G. M.  1993.  Browning of food: Control by sulfites, antioxidants and other means.  Food technology 47: 75–84.

Sarovart, S., B. Sudatis, P. Meesilpa, B.P. Grady and R. Magaraphan.  2003.  The use of sericin as an antioxidant and antimicrobial for polluted air treatment.  Reviews on Advanced Materials Science 5: 193–198.

Sothornvit, R. and R. Chollakup.  2009.  Properties of sericin-glucomannan composite films.  International Journal of Food Science and Technology 44: 1395–1400.

Sothornvit, R., R. Chollakup and P. Suwanruji.  2010.  Extracted sericin from silk waste for film formation.  Songklanakarin Journal of Science and Technology 32: 17–22.

Tesco PLC.  2017.  Fruit and veg revamp cuts food waste and saves shoppers time. [Online].  Available source: https://www.tescoplc.com/news/news-releases/2017/fruit-and-veg-revamp-cuts-foodwaste-and-saves-shoppers-time/.  ( August 14, 2017).

Thongsook, T. and W. Tiyaboonchai. 2011.  Inhibitory effect of sericin on polyphenol oxidase and its application as edible coating.  International Journal of Food Science & Technology 46: 2052–2061.

Walker, J.R.L. 1977.  Enzymatic browning in foods. Its chemistry and control.  Food Technology in New Zealand 12: 19–25.

Wu, J., Z. Wang and S. Xu.  2007.  Preparation and characterization of sericin powder extracted from silk industry waste water.  Food Chemistry 103: 1255–1262.

Zhang, Y.Q.  2000.  Applications of natural silk protein sericin in biomaterials.  Biotechnology Advances 20: 91–100.

บทความนี้ตีพิมพ์ลงใน Postharvest Newsletter ปีที่ 20 ฉบับที่ 3 กรกฎาคม – กันยายน 2564

The post เทคโนโลยีการเคลือบผิวจากเซริซินต่อการเกิดสีน้ำตาลในมะม่วงน้ำดอกไม้ตัดแต่งพร้อมบริโภค appeared first on ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว.

โดย ผศ.ดร. พนิดา บุญฤทธิ์ธงไชย สาขาเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว คณะทรัพยากรชีวภาพและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

ไทยเป็นผู้ผลิตและส่งออกผลไม้เมืองร้อนรายใหญ่ที่สุดของโลก มีมูลค่าการส่งออกผลไม้สดและผลิตภัณฑ์ปีละประมาณ 50,000 ล้านบาท โดยตลาดส่งออกที่สำคัญอยู่ในแถบภูมิภาคเอเซียได้แก่ จีน ฮ่องกง และไต้หวัน สำหรับการส่งออกไปจีนนั้นมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องและเป็นผู้นำเข้ารายใหญ่ที่สุด โดยผลไม้ของไทยเป็นที่นิยมของผู้บริโภคชาวจีน โดยเฉพาะ ทุเรียน ลำไย และมังคุด ประกอบกับการเปิดเสรีทางการค้าระหว่างไทยกับจีนตั้งแต่ปลายปี 2546 เป็นต้นมา ซึ่งทำให้การค้าผัก-ผลไม้ระหว่างไทย-จีนอัตราภาษีนำเข้าเป็นร้อยละ 0 จึงเป็นโอกาสอันดีของไทยในการขยายการส่งออกผลไม้ไปยังประเทศจีน เนื่องจากประเทศจีนมีประชากรมากกว่า 1,300 ล้านคนและมีกำลังซื้อค่อนข้างมาก

ลำไย เป็นหนึ่งในผลไม้เศรษฐกิจสำคัญที่สร้างรายได้ให้กับไทยอย่างมหาศาล โดยไทยเป็นผู้ผลิตและส่งออกลำไยไม่ว่าจะเป็นรูปผลสด แช่แข็งและลำไยอบแห้งเป็นรายใหญ่ของโลก โดยในปี 2556 ประเทศไทยส่งออกลำไยในรูปผลสด แช่แข็ง และลำไยอบแห้ง ประมาณ 553.631 ล้านกิโลกรัม มูลค่า 409.175 ล้านเหรียญสหรัฐ ในระหว่างปี 2556 – 2558 มูลค่าการส่งออกลำไยเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และคาดว่าในปี 2559 และ 2560 มูลค่าการส่งออกลำไยจะเพิ่มขึ้นอีก (ศูนย์เทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร สำนักงานปลัดกระทรวงพาณิชย์ โดยความร่วมมือจากกรมศุลกากร, 2559) ประเทศที่สามารถผลิตลำไยได้ คือ ไทย จีน เวียดนาม ไต้หวัน ประเทศไทยมีพื้นที่ปลูกลำไยที่สำคัญ ได้แก่ เชียงใหม่ เชียงราย ลำพูน ลำปาง แพร่ และที่ปลูกที่ภาคตะวันออก ได้แก่ จันทบุรี พันธุ์ที่เกษตรกรนิยมปลูก ได้แก่ พันธุ์อีดอ ตลาดส่งออกลำไยได้แก่ จีน ฮ่องกง อินโดนีเซีย มาเลเซีย และสิงคโปร์  ในปี 2548 มีพื้นที่ปลูกลำไยถึง 81,156 ไร่ เก็บเกี่ยวผลผลิตได้ 104,467 ตัน ผลผลิตเฉลี่ย 2,016 กิโลกรัม (กรมส่งเสริมการเกษตร, 2548) ลำไยที่ปลูกในเขตจังหวัดจันทบุรีเป็นลำไยที่ผลิตเพื่อการส่งออกไปยังประเทศจีนเป็นส่วนใหญ่ ปริมาณส่งออกลำไยสดไปประเทศจีนปริมาณ 87,485 ตัน มูลค่า 85.45 ล้านเหรียญสหรัฐ ลำไยแห้ง 7,567 ตัน มูลค่า 6.54 ล้านเหรียญสหรัฐ ในช่วง 9 เดือนแรก ของปี 2010 (มกราคม-กันยายน) (สำนักงานเศรษฐกิจการเกษตร, 2553) สำหรับการผลิตและการส่งออกลำไยในลักษณะผลไม้สดไปยังตลาดต่างประเทศ ต้องใช้เวลานานในการขนส่ง ทำให้ลำไยสดที่ส่งออกตลาดต่างประเทศมีปัญหาด้านคุณภาพซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวกับการที่สีผลเปลี่ยนเป็นสีนํ้าตาล ส่งผลให้ไม่เป็นที่ยอมรับของผู้บริโภค (Prapaipong and Rakariyatham, 1990)

ปัจจุบันจังหวัดจันทบุรีมีการขยายการปลูกลำไยนอกฤดูเพิ่มขึ้นทุกปี ทั้งจังหวัดมีลำไยนอกฤดูถึง 90% จากเดิมมีพื้นที่ปลูก 105,000 ไร่เศษ ปัจจุบันมีการขยายพื้นที่เพิ่มขึ้นถึง 120,000 ไร่  เดิมจะมีการปลูกเฉพาะพื้นที่ด้านบนของจังหวัด คือ อำเภอโป่งน้ำร้อนกับสอยดาว ซึ่งมีปริมาณการปลูกรวม 100,000 ไร่ แต่ ปัจจุบันมีการขยับขยายลงมาด้านล่าง โดยเฉพาะพื้นที่ อำเภอขลุง อำเภอมะขาม

การปลูกลำไยในภาคตะวันออกนั้นเป็นการผลิตลำไยนอกฤดู โดยในปี 2555 พบว่าพื้นที่ปลูกลำไยในเขตจังหวัดจันทบุรี มีปริมาณการส่งออกมากเกือบ 5 แสนตัน (ในปี 2554) สามารถทำรายได้ให้กับเกษตรกรเจ้าของสวนเป็นอย่างมาก เมื่อเทียบกับการปลูกผลไม้ดั้งเดิมของจังหวัด เช่น ทุเรียน เงาะ ลองกอง เป็นต้น ปัจจุบันจังหวัดจันทบุรีเป็นแหล่งปลูกลำไยเพื่อการส่งออกที่สำคัญ เพราะเป็นผลไม้ที่สามารถบังคับและกำหนดระยะเวลาให้ผลผลิตออกได้ตามความต้องการ โดยการใช้สารโพแทสเซียมคลอเรตหรือชาวสวนเรียกว่าสารราดลำไย ทำให้ออกดอกนอกฤดู โดยจะส่งออกผลิตผลส่วนใหญ่ไปสาธารณรัฐประชาชนจีน รองลงมาได้แก่ เวียดนาม อินโดนีเซีย พื้นที่ปลูกลำไยในเขตจังหวัดจันทบุรี นั้นได้เปรียบในเรื่องของแหล่งน้ำ แรงงานจากประเทศเพื่อนบ้าน เทคนิคการจัดการในแปลง และการบริหารจัดการลำไยนอกฤดู โดยชาวสวนจะบังคับผลผลิตให้ออกตรงกับความต้องการของตลาดที่ประเทศจีน โดยจะให้สารราดหรือสารโพแทสเซียมคลอเรตในเดือนมีนาคม และสามารถเก็บเกี่ยวผลผลิตได้เดือนกันยายน ซึ่งตรงกับวันชาติจีน (1-7 ตุลาคมของทุกปี) และการให้สารราดในเดือนเมษายน ไม่ทำให้สามารถเก็บเกี่ยวผลผลิตได้ในเดือนธันวาคมและเทศกาลปีใหม่สากล นอกจากนั้นยังมีการให้สารราดในเดือนมิถุนายน ชาวสวนจะเก็บเกี่ยวผลผลิตได้ในเดือนมกราคม ก่อนถึงเทศกาลตรุษจีน และการให้สารราดในเดือน กรกฎาคม นั้น จะสามารถเก็บเกี่ยวผลผลิตได้ในเดือนมีนาคม ซึ่งเป็นช่วงเทศกาลเชงเม้งของชาวจีน  ซึ่งการให้ผลผลิตลำไยในช่วง มกราคมถึงพฤษภาคม เป็นช่วงที่ตลาดคู่แข่งได้แก่ประเทศเวียดนามและประเทศจีนเองไม่มีผลผลิต ดังนั้นลำไยของจังหวัดจันทบุรีจึงเป็นที่ต้องการของตลาดจีนอย่างมาก โดยลำไยนอกฤดูที่ผลิตออกมาในช่วงก่อนตรุษจีน ปีใหม่ และวันชาติจีน จะสามารถขายได้ในราคาที่ดีกว่าช่วงอื่นๆ ทั้งนี้ชาวสวนจะมีการวางแผนในการทำลำไยนอกฤดู โดยถ้าต้องการให้ได้ราคาดีก็จะบังคับให้ออกก่อนช่วงเทศกาลเล็กน้อยซึ่งจะขายได้ราคาที่แพงขึ้น

ระบบห่วงโซ่อุปทานลำไยของภาคตะวันออกประกอบด้วย ชาวสวนผู้ปลูกลำไย พ่อค้ารวบรวม สหกรณ์หรือกลุ่มเกษตรกร ล้ง (ตัวแทนผู้ส่งออก) และผู้ส่งออก ซึ่งจะมีการดำเนินกิจกรรมหลักแตกต่างกันไปตามบทบาทหน้าที่ ตั้งแต่การจัดการด้านการผลิตจนถึงผู้บริโภคปลายทาง โดยเกษตรกรชาวสวนในจังหวัดจันทบุรีมีรูปแบบการผลิตลำไย 2 รูปแบบ ได้แก่ เกษตรกรผลิตลำไยตามระบบการจัดการคุณภาพ GAP (Good Agricultural Practices) และเกษตรกรผู้ปลูกลำไยที่ไม่ได้ปฏิบัติตามระบบการจัดการคุณภาพ GAP จากผลการสำรวจพบว่า สาเหตุที่เกษตรกรไม่ปฏิบัติตามระบบการจัดการคุณภาพ GAP อาจเนื่องมาจากราคาของผลผลิตทั้งสองรูปแบบเท่ากัน และเกษตรกรที่เป็นผู้ผลิตรายใหม่ซึ่งพื้นที่ในการปลูกอาจยังมีขนาดเล็ก โดยสอดคล้องกับการศึกษาของ Kramchote และคณะ 2010 พบว่าเกษตรกรผู้ปลูกกะหล่ำปลีไม่ปฏิบัติตาม GAP เนื่องจากราคาขายของผลผลิตที่ปฏิบัติตามหลักการ GAP และไม่ปฏิบัติตามหลักการ GAP ไม่แตกต่างกัน และขั้นตอนในการปฏิบัติตามหลัก GAP นั้นค่อนข้างยาก จึงทำให้เกษตรกรไม่สามารถปฏิบัติตามได้ เช่นเดียวกับงานวิจัยของ สุทธิศักดิ์ ห่านนิมิตกุลชัย (2549) พบว่าการปลูกสับปะรดตามระบบ GAP มีวิธีการที่ยุ่งยากกว่าวิธีการปลูกแบบดั้งเดิม ทำให้เป็นอุปสรรคต่อการยอมรับของเกษตรกร แต่ทั้งนี้จากการสัมภาษณ์เกษตรกรผู้ปลูกลำไยในจังหวัดจันทบุรี พบว่า จำนวนเกษตรกรที่ทำการขอ GAP มีปริมาณมากขึ้นจากปีที่ผ่านมา เนื่องจากทางหน่วยงานราชการมีการเผยแพร่ความรู้และประโยชน์ของการจัดการตามระบบคุณภาพ GAP

สำหรับการขนส่งลำไยจากสวนที่ปลูกไปยังโรงคัดบรรจุนั้น ทางล้งหรือผู้รวบรวมเป็นผู้ขนส่งผลผลิต ดังนั้นต้นทุนด้านการขนส่งผลผลิตลำไยจึงเป็นของผู้รวบรวม  การผลิตลำไยเพื่อการส่งออกของจังหวัดจันทบุรีมีความแตกต่างกับการผลิตผลไม้ชนิดอื่นๆ โดยล้งจะทำการติดต่อตกลงซื้อขายก่อนถึงฤดูเก็บเกี่ยว แต่ละล้งมีตลาดในเมืองจีนที่แน่นอน และยังต้องมีสินค้าส่งป้อนให้ลูกค้าตามกำหนดเวลาที่ตกลงกันไว้ เนื่องจากจีนต้องการสินค้าเป็นจำนวนมาก ทำให้แต่ละล้งต้องมีลำไยไว้ในมือก่อนที่จะถึงฤดูการเก็บเกี่ยว ถ้ารอให้ถึงเวลาส่งแล้วค่อยหาสินค้า อาจทำให้สินค้าไม่เพียงพอกับความต้องการ ทั้งนี้ผู้รวบรวมหรือล้งจะเป็นผู้รับผิดชอบในกระบวนการเก็บเกี่ยว คัดแยกขนาดและคุณภาพ โดยจะนำแรงงานซึ่งส่วนมากเป็นแรงงานจากประเทศเพื่อนบ้าน มาเก็บเกี่ยวคัดแยกขนาด และคุณภาพที่สวน ตลอดจนเตรียมรถสำหรับขนส่งลำไยจากสวนหรือสถานที่รวบรวม และทำการขนส่งไปที่โรงคัดบรรจุ ดำเนินการรมซัลเฟอร์ไดออกไซด์  เพื่อยืดอายุการเก็บรักษารวมทั้งเพื่อให้สีผิวเปลือกเป็นสีทองสวยงาม โดยเมื่อลำไยส่งถึงประเทศจีนแล้ว ลำไยจะถูกสุ่มตรวจจากกระทรวงควบคุมคุณภาพตรวจสอบและกักกันโรคแห่งสาธารณรัฐประชาชนจีน (The General Administration of Quality Supervision, Inspection and Quarantine AQSIQ) โดยต้องมีก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ตกค้างในเนื้อลำไยไม่เกิน 50 มิลลิกรัม/กิโลกรัม ถ้าพบว่าปริมาณซัลเฟอร์ไดออกไซด์สูงกว่าที่กำหนด ลำไยจะถูกส่งตีกลับประเทศไทย หลังจากรมสารซัลเฟอร์ไดออกไซด์แล้ว จะทำการผึ่งให้แห้ง บรรจุ และลำเลียงในตู้คอนเทนเนอร์ควบคุมอุณหภูมิเพื่อส่งออกไปประเทศจีน จากการสัมภาษณ์ผู้รวบรวมลำไยเพื่อการส่งออกไปยังประเทศจีนในเขตอำเภอสอยดาว และโป่งน้ำร้อน พบว่า ผู้รวบรวมลำไยเป็นผู้จัดหาแรงงานเข้าไปเก็บเกี่ยว บรรจุและขนส่งจากแปลงปลูกสู่โรงคัดบรรจุ และดำเนินการจนลำเลียงสู่รถตู้คอนเทนเนอร์ที่ควบคุมอุณหภูมิ 0-1 องศาเซลเซียส ซึ่งข้อมูลการเคลื่อนย้ายของลำไยจากจันทบุรีไปตลาดต่างประเทศ แบ่งออกเป็น 3 เส้นทาง ได้แก่ เส้นทางแรกขนส่งลำไยจากโรงคัดบรรจุไปยังท่าเรือแหลมฉบังใช้เวลา 5 ชั่วโมง หลังจากนั้นขนส่งทางเรือไปฮ่องกงและจีนใช้เวลาประมาณ 7 วัน จุดใหญ่ที่ส่งไปคือเมืองกวางโจว เส้นทางที่ 2 ขนส่งลำไยจากโรงคัดบรรจุไปยังจังหวัดมุกดาหาร และใช้ถนนหมายเลข 9 หรืออาร์ 9 จากมุกดาหาร ผ่านดานังไปฮานอยแล้วไปสู่ปักกิ่งประเทศจีน เส้นทางที่ 3 ได้แก่ ขนส่งลำไยจากโรงคัดบรรจุไปยังจังหวัดเชียงราย และใช้ถนนสาย อาร์3 เอ (R 3A) จากเชียงของ จ.เชียงราย ผ่านประเทศลาวสู่ทางใต้ของจีนไปยังคุนหมิง

จากรายงานการวิจัย (พนิดา และคณะ, 2556) พบว่าปริมาณผลผลิตลำไยของเกษตรกรกลุ่มที่มีการจัดการคุณภาพตามระบบ GAP มีปริมาณผลผลิต 1,543 กิโลกรัมต่อไร่ ซึ่งมีปริมาณสูงกว่ากลุ่มที่ไม่ได้ปฏิบัติตามระบบ GAP (1,499 กิโลกรัมต่อไร่) อาจเนื่องมาจากการจัดการคุณภาพตามระบบ GAP เกษตรกรต้องมีการวางแผนและการจัดการที่มีประสิทธิภาพ ไม่ว่าจะเป็นการจัดการเพื่อให้ได้ผลลำไยที่มีขนาดใหญ่ สม่ำเสมอ การควบคุมปริมาณดอกและผล ตั้งแต่การชักนำทำให้ลำไยออกดอก การจัดการเพื่อส่งเสริมการพัฒนาของผล การจัดการเพื่อให้ได้ผลผลิตลำไยที่ปลอดจากศัตรูพืช (กรมส่งเสริมการเกษตร, 2548) จึงทำให้ได้ผลผลิตมีปริมาณมากกว่าการจัดการแบบไม่ได้ปฏิบัติตามระบบ GAP นอกจากนั้นยังพบว่าต้นทุนการผลิตรวมลำไยของเกษตรกรที่มีการจัดการคุณภาพตามระบบ GAP มีต้นทุนการผลิตรวมต่ำกว่าของเกษตรกรที่ไม่ได้ปฏิบัติตามระบบ GAP โดยต้นทุนค่าปุ๋ยอินทรีย์ ปุ๋ยเคมี และยากำจัดศัตรูพืชสูงกว่าการปลูกตามระบบการจัดการ GAP เนื่องจากการจัดการตามระบบ GAP เกษตรกรต้องมีการจัดการพื้นที่ปลูกและแผนการปลูกให้เหมาะสม ซึ่งการจัดทำแผนการปลูกและการจัดการพื้นที่ปลูกให้เหมาะสม เช่น ในบางกิจกรรมนั้นสามารถลดหรือตัดขั้นตอนบางส่วนออกไปได้ ซึ่งเกษตรกรต้องใส่ใจในจุดนั้น เพราะทำให้ค่าใช้จ่ายในส่วนนั้นลดลง ส่งผลให้ต้นทุนการผลิตลำไยลดลงและให้ผลกำไรเพิ่มขึ้น (รุจิรา, 2553)

ดังนั้นการลดต้นทุนการผลิตเกษตรกรควรปลูกลำไยตามระบบ GAP เนื่องจากเป็นระบบการประกันคุณภาพและมาตรฐานของลำไย ทำให้ลำไยได้ราคาดีกว่าการปลูกแบบไม่ตามระบบ GAP รวมถึง ในปี 2558 จะมีกฎข้อบังคับหลายข้อในเรื่องการทำเกษตรของประชาคมอาเซียนมีข้อบังคับใช้มากขึ้น ทำให้เกษตรกรต้องหันมาใส่ใจเรื่องคุณภาพสินค้าและมาตรฐานมากขึ้น การลดต้นทุนการผลิต และต้นทุนโลจิสติกส์ของเกษตรกร ในด้านการจัดหาปัจจัยการผลิต เกษตรกรควรรวมกลุ่มผู้ปลูกลำไย เพื่อวางแผนการจัดซื้อปัจจัยการผลิตภายนอก เช่น สารกำจัดวัชพืช ปุ๋ยเคมี ปุ๋ยอินทรีย์ และผลิตภัณฑ์การเกษตรอื่นๆ ทั้งนี้ทำให้สามารถต่อรองราคาซื้อผลิตภัณฑ์การเกษตรจากร้านจำหน่าย และควรจัดซื้อในครั้งเดียว เพื่อให้เพียงพอต่อรอบการผลิตในแต่ละครั้ง ซึ่งช่วยให้สามารถลดต้นทุนได้ จากข้อมูลการส่งออกลำไยไปจีนที่ผ่านมาพบว่าโอกาสของการส่งออกลำไยสดและแห้ง ยังมีอีกมาก เนื่องจากลำไยของไทยเป็นผลผลิตที่มีรสชาติโดดเด่น มีเทคโนโลยีในการปลูกและสามารถส่งออกลำไยไปจีนได้ตลอดทั้งปี ประกอบกับความต้องการบริโภคลำไยในตลาดจีนมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตามจำนวนประชากรที่เพิ่มขึ้นของประเทศจีน

**บทความนี้ตีพิมพ์ลงใน Postharvest Newsletter ปีที่ 16 ฉบับที่ 4 ตุลาคม – ธันวาคม 2560

เอกสารอ้างอิง

• กรมส่งเสริมการเกษตร. 2548. การส่งออกและนำเข้าสินค้าพืชสวนของไทย. กองแผนงาน กรมส่งเสริมการเกษตร.
• ข้อมูลพื้นฐานเศรษฐกิจการเกษตร. 2553. สำนักงานเศรษฐกิจการเกษตร กระทรวงเกษตรและสหกรณ์.
• พนิดา บุญฤทธิ์ธงไชย, เฉลิมชัย วงษ์อารี และ วาริช ศรีละออง. 2556. รายงานการวิจัยการวิเคราะห์ต้นทุนโลจิสติกส์ของลำไยในเขตจังหวัดจันทบุรี ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว สำนักงานคณะกรรมการอุดมศึกษาแห่งชาติ.
• รุจิรา เอี่ยมสอ้าง. 2552. การวิเคราะห์ต้นทุนโลจิสติกส์ของโซ่อุปทานข้าวโพดฝักอ่อนในเขตจังหวัดนครปฐม สาขาวิชาเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว. มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี.
• รายงานสถานการณ์เศรษฐกิจการค้าระหว่างประเทศ. 2559. สถานการณ์การส่งออกลำไยไทยไปจีน กรมส่งเสริมการค้าระหว่างประเทศ กระทรวงพาณิชย์.
• สุทธิศักดิ์ ห่านนิมิตกุลชัย. 2549. วิเคราะห์ต้นทุนโลจิสติกส์ของโซ่อุปทานสับปะรดกระป๋องในประเทศไทย สาขาวิชาการจัดการโลจิสติกส์ บัณฑิตวิทยาลัยการจัดการและนวัตกรรม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี.
• Kramchote, S., V. Srilaong, C. Wong-Aree and S. Kanlayanarat.  2010.  Estimation of Nutrition Quality in Different Leaves of Cabbage. In Proceeding of Asia pacific symposium on Postharvest Research Education and Extension. August 2-4, 2010. Thailand.
• Prapaipong, H. and N. Rakariyatham. 1990. Enzymatic browning in Longan. Microbial Utilization Renewable Resources 7: 25-427.

The post โลจิสติกส์ของลำไยในภาคตะวันออกของประเทศไทย appeared first on ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว.

The post ใยอาหารจากพืช: ยาลดความอ้วนจากธรรมชาติ appeared first on ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว.

พืชหรือสัตว์ล้วนต่างต้องเข้าสู่การเสื่อมสลายไม่ช้าก็เร็วตามแต่ลักษณะทางพันธุกรรมที่กำหนดอายุขัยของสิ่งมีชีวิตนั้น ๆ การเกิดเซลล์ตายอาจแบ่งเป็นหลายแบบ เช่น necrosis หมายถึง การที่เซลล์ตายในลักษณะเสื่อมสลายหรือแห้งตายแบบไม่มีการควบคุม เป็นการตายแบบที่เซลล์โดนทำลายโดยสิ่งที่เป็นอันตรายอย่างรุนแรงจากภายนอก เช่น สารเคมี ทางกล การอักเสบ บาดเจ็บหรืออักเสบจากบาดแผล ซึ่งเป็นผลกระทบโดยตรงต่อสาเหตุการตายนั้นๆ โดยอาการที่เกิดขึ้นในระดับเซลล์ได้แก่ เซลล์จะบวม ผนังเซลล์จะถูกทำลาย พบการแตกสลายของส่วนประกอบต่างๆภายในเซลล์ และมีการย่อยสลายของ DNA จนหมด และการตายอีกแบบหนึ่งที่จะกล่าวถึงในที่นี้ได้แก่ programmed cell death (PCD) หรือการตายโดยกำหนด การตายแบบโปรแกรม หมายถึงการที่เซลล์ตายอย่างมีรูปแบบ เซลล์นั้นๆ จะทำลายตัวเอง เมื่อโดนสิ่งกระตุ้นต่างๆ เช่น สารเคมี อุณหภูมิ เชื้อจุลินทรีย์ เป็นต้น ส่งผลให้ตัวมันเองมีกระบวนการทำลายตัวเอง เช่น การตอบสนองของพืชต่อการรุกรานของเชื้อจุลินทรีย์ซึ่งจะพบว่า บริเวณที่พืชถูกเชื้อโรคเข้าทำลาย ในส่วนรอบๆของเชื้อจะพบการตายของพืชโอบล้อมเชื้อไว้ ทำให้การแพร่กระจายของเชื้อไม่สามารถเกิดขึ้นได้ ปฏิกิริยานี้เป็นที่รู้จักกันว่า hypersensitive response (HR) การตอบสนองนี้จะจำกัดการแพร่กระจายของเชื้อโดยการที่ตัวพืชเองเกิดการตายของเซลล์พืชแบบ PCD ส่วนเซลล์ตายในสัตว์ เราจะเรียก programmed cell death ว่า apoptosis (Pennell and Lamb, 1997) ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาการศึกษา PCD ของพืชได้รับความสนใจเป็นอย่างมากในต่างประเทศ และมีงานวิจัยจำนวนมากได้พยายามพิสูจน์ว่า การตายของเซลล์พืชที่เกิดจากสิ่งแวดล้อมภายนอก และเชื้อจุลินทรีย์ กระตุ้นให้เซลล์เกิดกระบวนการทำลายตัวเอง

รูปที่ 1 ความแตกต่างทางสัณฐานวิทยาของเซลล์ที่มีการตายแบบ apoptosis และ necrosis (Studzinski, 1999)

รูปที่ 2 บริเวณการเกิด programmed cell death ในพืช (Pennell และ Lamb, 1997)

กระบวนการเกิด PCD ได้แก่ DNA laddering โดย DNA จะถูกย่อยให้มีขนาด 180 bp ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของเซลล์พืชและสัตว์ ที่เกิด PCD นอกจากนี้ยังการพบการทำงานของกลุ่มเอนไซม์ serine/cysteine proteinase สูงขึ้น โดยจะเกิดขึ้นในสิ่งมีชีวิตที่มีหลายเซลล์ เช่น ในสัตว์และพืชซึ่งจะกำจัดเซลล์แปลกปลอม โดยจะเกิดในช่วงการพัฒนาของเซลล์ในช่วงการพัฒนาการเจริญเติบโต (development) ซึ่งจะมีการตอบสนองต่อการติดเชื้อจากแบคทีเรีย รา และไวรัส จากภายนอก โดยสร้างสารบางชนิดส่งเข้าไปใน เชื้อโรคต่าง ๆ ส่งผลให้เซลล์เชื้อโรคเหล่านั้นทำลายตัวเอง ตัวอย่าง caspase เป็นเอนไซม์ที่ย่อยสลายโปรตีน อยู่ในกลุ่ม protease จะทำหน้าที่ในการเริ่มต้นและทำให้เกิดกระบวนการ PCD ในสัตว์

รูปที่ 3 การตรวจสอบ DNA laddering ใน DNA ที่สกัดได้จากใบ Lycoris ที่ผ่านการให้ความร้อนกระตุ้นให้เกิดการตายแบบ PCD (Boonyaritthongchai et al., 2008)

นักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัย California, Riverside ได้ศึกษาเอนไซม์สำคัญชนิดหนึ่งที่ช่วยกระตุ้นการควบคุมกระบวนการตายของเซลล์ เพื่อป้องกันการติดเชื้อจากแบคทีเรีย รา และไวรัสของพืช และสัตว์ โดยการติดเชื้อเหล่านี้จะมีผลต่อผลผลิตของพืชอย่างมากและเป็นอันตรายต่อสัตว์บางชนิดได้ ในปี 1999 ได้มีการค้นพบว่า พืชสามารถสร้างสารพิษ ประเภท osmotin โดยโปรตีนดังกล่าวจะทำให้เซลล์ของเชื้อราเกิดการทำลายตัวเอง เพื่อช่วยหยุดการเข้าทำลายของ เชื้อรา และเป็นระบบป้องกันของพืชอีกด้วย กิจกรรมของเอนไซม์ในพืชถูกค้นว่ามีความคล้ายคลึงกับเอนไซม์ caspase ในสัตว์ซึ่งพบในช่วงขั้นตอนเริ่มแรกของกระบวนการ PCD ในขณะที่ยังไม่มีรายงานการตรวจพบยีนที่ควบคุมกิจกรรมของเอนไซม์เหล่านั้น Dr. Natasha Raikhel รายงานว่าโปรตีนที่สำคัญของพืช ได้แก่ vacuolar processing enzymes (VPEg) ในพืชทดสอบ Arabidopsis thaliana โดย VPEg ช่วยป้องกันการติดเชื้อจากแบคทีเรีย รา และไวรัส ที่ก่อให้เกิดโรคในพืช โดยจะไปกระตุ้นระบบ PCD ของเชื้อโรค โดยการควบคุมกระบวนการตายของเซลล์ที่เป็นสาเหตุสำคัญในกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทางสรีระวิทยามากมาย โดยมี VPEg เป็นตัวควบคุม PCD

PCD เป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นในระดับชีวโมเลกุลที่มีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางสัณฐานวิทยาและกระบวนการทางชีวเคมี โดยการเปลี่ยนแปลงในระดับชีวโมเลกุลนี้จะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็ว เช่น การเพิ่มขึ้นของ ออกซิเจนในรูปแอคทีฟ (reactive oxygen species) การทำงานของเอนไซม์ caspase ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่สำคัญของการเกิด PCD และการเกิด DNA laddering ที่มีขนาด 180 bp เป็นต้น ซึ่งการเปลี่ยนแปลงทางชีวโมเลกุลนี้จะส่งผลต่อ การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพในภายหลัง เช่นการเปลี่ยนแปลงของสีผิวและสีเปลือก ลักษณะการอ่อนนุ่มของผนังเซลล์ และเป็นที่ยอมรับกันว่า PCD เป็นส่วนที่สำคัญที่เกิดขึ้นภายในช่วงชีวิตของสิ่งมีชีวิตทั้งหลาย ทั้งพืชและสัตว์ สำหรับพืช PCD จัดเป็นกระบวนการที่สำคัญสำหรับการพัฒนาและการมีชีวิตของเซลล์พืชรวมทั้งการป้องกันตัวจากสิ่งกระตุ้นจากภายนอก นอกจากนี้ PCD ยังเกี่ยวข้องการเสื่อมสภาพของพืช (senescence) อีกด้วย การเสื่อมสภาพหรือการชราภาพของผลิตผลหลังการเก็บเกี่ยวจะพบการสลายตัวของคลอโรฟิลล์เป็นการเปลี่ยนแปลงที่สามารถสังเกตเห็นได้ชัดเจนที่สุด และมักจะเกิดขึ้นพร้อมๆ กับการสูญเสียไขมันและโปรตีนที่เป็นองค์ประกอบของเยื่อหุ้มต่าง ๆ และท้ายที่สุดส่งผลทำให้เซลล์พืชตาย การเสื่อมสภาพของพืชจัดเป็นกระบวนการที่ตอบสนองต่อสัญญาณการกระตุ้นทั้งจากภายนอกและภายใน ซึ่งต้องอาศัยการแสดงออกของยีน (gene expression) การสังเคราะห์โปรตีน (protein synthesis) และการเสื่อมสภาพนี้มีความเกี่ยวข้องกับกระบวนการชีวเคมีต่าง ๆ ที่ควบคุมโดย signaling pathway (Buchanan- Wollaston, 1997; Chandlee, 2001) และมีความเกี่ยวข้องกับ PCD (Gan and Amasino, 1997) Coupe et al. (2003) พบว่า การเสื่อมสภาพของบลอคโคลี่ภายหลังการเก็บเกี่ยวมีความเกี่ยวข้องกับการทำงานของเอนไซม์พวก cysteine protease ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการตายแบบ PCD นอกจากนั้น Eason et al. (2002) พบ DNA laddering ในหน่อไม้ฝรั่งที่เสื่อมสภาพภายหลังการเก็บเกี่ยว ซึ่งเป็นลักษณะอาการของ PCD นอกจากนี้ การศึกษา PCD ในพืชพบว่าที่อุณหภูมิ 55ºC เป็นเวลา 10 นาที สามารถกระตุ้นให้พืชแสดงอาการ PCD ได้ Vacca et al., 2004 แต่อย่างไรก็ตามความสัมพันธ์ระหว่างการเกิด PCD ต่อการเสื่อมสภาพของผลิตผลทางการเกษตรภายหลังการเก็บเกี่ยวยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด เพราะฉะนั้นการศึกษาเรื่องการสูญเสียของผลิตผลภายหลังการเก็บเกี่ยวและการเกิด PCD จึงมีความสำคัญ เพื่อที่จะหาวิธีป้องกันการสูญเสียที่เพิ่มมากขึ้นภายหลังการเก็บเกี่ยวของผลิตผลทางการเกษตร และการศึกษาเรื่อง PCD ในพืชนับเป็นเรื่องที่ใหม่และมีการตื่นตัวในการศึกษาวิจัย อันจะเป็นประโยชน์ต่อไปในอนาคต

เอกสารอ้างอิง

• Pennell, R. I. and C. Lamb. 1997. Programmed cell death in plants. The Plant Cell. 9: 1157-1168.
• Studzinski, G. P. 1999. Overview of apoptosis. In: Apoptosis A Practical Approach. Studzinski GP (eds), Oxford University Press, New York. 1-17.
• Boonyaritthongchai, P., Manuwong, S., Kanlayanarat, S., and T. Matsuo. 2008. Accelerated of senescence by high temperature treatment in Lycoris (L. traubii x L. sanguinea) leaf sections. Journal of the Japanese Society of Horticultural Science. 77(4): 431-439.
• Buchanan-Wollaston, V. 1997. The molecular biology of leaf senescence. J. Exp. Bot. 48: 181-99.
• Chandlee, J.M. 2001. Current molecular understanding of the genetically programmed process of leaf senescence. Physiologia Plantarum. 113: 1-8.
• Gan, S. S. and R. M. Amasino. 1997. Making sense of senescence molecular genetic regulation and manipulation of leaf senescence. Plant Physiology. 113: 313-319.
• Coupe, S. A., B. K. Sinclair, M. Watson, J. A. Heyes and J. R. Eason. 2003. Identification of dehydration-responsive cysteine proteases during postharvest senescence of broccoli florets. Journal of Experimental Botany. 54:1045-1056.
• Eason, J. R., T. T. Pinkney and J. W. Johnston. 2002. DNA fragmentation and nuclear degradation during harvest-induced senescence of asparagus spears. Postharvest Biology and Technology. 26: 231-235.
• Vacca, R. A., M. C. de Pinto, D. Valenti, S. Passerella, E. Marra, and L. De Gara. 2004. Reactive oxygen species production, impairment of glucose oxidation and cytosolic ascorbate peroxidase are early events in heat-shock induced programmed cell death in tobacco BY-2 cells. Plant Physiology. 134: 1100–1112.

บทความนี้ ตีพิมพ์ใน Postharvest Newsletter ปีที่ 10 ฉบับที่ 3 กรกฎาคม – กันยายน 2554

The post พืชตั้งโปรแกรมให้ตัวตายได้จริงหรือ ? appeared first on ศูนย์นวัตกรรมเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว.