โดย … ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร. กอบเกียรติ แสงนิล
คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่
ลำไย เป็นผลไม้ที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจของประเทศไทย โดยเป็นสินค้าส่งออกที่ทำรายได้ให้กับประเทศปีละหลายร้อยล้านบาท อย่างไรก็ตามผลลำไยมักประสบปัญหาสำคัญในด้านคุณภาพหลังการเก็บเกี่ยว คือ การเปลี่ยนเป็นสีคล้ำหรือสีน้ำตาลของเปลือกผล และการเน่าเสียของผลเนื่องจากการเข้าทำลายของเชื้อก่อโรค ซึ่งเกิดขึ้นในระหว่างการวางจำหน่าย การเก็บรักษา หรือการขนส่ง ทำให้คุณภาพของผลด้อยลงไม่เป็นที่ต้องการของตลาด และอายุการวางจำหน่ายผลสั้นลง ปัญหานี้ทำความเสียหายให้กับเกษตกรผู้ปลูก-ผู้จำหน่าย โรงงานอุตสาหกรรมเพื่อการค้า และหน่วยงานส่งออก
หลายปีที่ผ่านมาได้มีการศึกษาหากรรมวิธีในการควบคุมคุณภาพผลลำไยหลากหลายวิธี วิธีการที่นิยมใช้มากที่สุดในเชิงพาณิชย์ คือการรมผลสดด้วยก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ (sulfur dioxide, SO2) กรรมวิธีนี้มีศักยภาพสูงในการยับยั้งการเกิดเปลือกผลสีน้ำตาลและการเน่าเสียที่เกิดจากเชื้อราได้ดี และถ้าเก็บที่อุณหภูมิต่ำๆ จะสามารถรักษา สีเปลือกได้นานถึง 20-30 วัน โดยมีผลลดการทำงานของเอนไซม์ polyphenol oxidase (PPO) และ peroxidase (POD) ที่เร่งปฏิกิริยาการเกิดสีน้ำตาลของเปลือกผล แต่กรรมวิธีนี้มีข้อเสียที่สำคัญคือ ต้องใช้ก๊าซ SO2 ในระดับความเข้มข้นที่สูงมาก (15,000-20,000 มิลลิกรัม/ลิตร) (Tongdee, 1994) และพบการตกค้างของ SO2 ในปริมาณสูงในเปลือกและเนื้อผลหลังการรม ซึ่งเป็นอันตรายร้ายแรง มีพิษต่อระบบทางเดินหายใจ ลดประสิทธิภาพการใช้โปรตีนและไขมันในร่างกายของผู้บริโภคและเกษตรกรผู้รมผล รวมทั้งปัจจุบันนี้มีการกีดกันผักและผลไม้นำเข้าที่ผ่านการรมหรือมีการปนเปื้อนก๊าซ SO2 ในหลายประเทศ (Apai, 2010) ขณะนี้มีความพยายามค้นคว้าหาสารเคมีชนิดใหม่ที่มีประสิทธิภาพ และมีความปลอดภัยมากกว่ามาใช้ในการป้องกันการเกิดเปลือกสีน้ำตาล และการเน่าเสียของผลลำไยเพื่อแทนการรมผลด้วยก๊าซ SO2
ในระยะเวลา 3-4 ปีที่ผ่านมาคณะผู้วิจัยได้ศึกษาค้นคว้าพบว่าก๊าซคลอรีนไดออกไซด์ (chlorine dioxide, ClO2) มีศักยภาพในเรื่องนี้ โดยการรมผลลำไยสดด้วยก๊าซ ClO2 สามารถรักษาคุณภาพหลังการเก็บเกี่ยวของผล (ลดการเกิดสีน้ำตาลของเปลือกผลและลดการเกิดโรคของผล) รวมทั้งสามารถยืดอายุการวางจำหน่ายให้ยาวนานขึ้นเป็น 5 วันจากเดิม 2 วันในชุดควบคุม และไม่พบสารตกค้างในเนื้อผล (Saengnil et al., 2014) เมื่อศึกษากลไกสำคัญหนึ่งที่ช่วยชะลอการเสื่อมสภาพของผล พบว่าก๊าซ ClO2 มีผลเพิ่มประสิทธิภาพระบบต้านออกซิเดชันของเปลือกผล ส่งเสริมการผลิตสารต้านออกซิเดชันที่มีประสิทธิภาพในการกำจัดอนุมูลอิสระ ลดความเสียหายของเยื่อหุ้มที่เกิดจากออกซิเดชัน และลดการเกิดกระบวนการออกซิเดชันของสารประกอบฟีนอล ซึ่งช่วยในการชะลอการเกิดเปลือกสีน้ำตาล ลดการเสื่อมสภาพ และรักษาคุณภาพของผลลำไย (Chomkitichai et al., 2014) นอกจากนี้ยังพบว่า ก๊าซ ClO2 มีศักยภาพสูงในการยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์สำคัญหลายชนิดที่ก่อโรคผลเน่าของลำไย และสามารถลดการเน่าเสียของผลที่เกิดจากเชื้อจุลินทรีย์เหล่านี้ได้ดี โดยก๊าซ ClO2 มีผลกระตุ้นระบบป้องกันตนเองต่อโรค ด้วยการส่งเสริมการสร้างและการทำงานของเอนไซม์ glucanase และ chitinase ของเปลือกผลลำไย เพื่อย่อยทำลาย chitin และ glucan ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของผนังเซลล์ของเชื้อราก่อโรค ทำให้ผนังเซลล์เสียสภาพและเชื้อราตายในที่สุด รวมทั้งมีผลทำลายเยื่อหุ้มของเชื้อราก่อโรคเหล่านี้ การเน่าเสียของผลจึงลดลง (Guntiya et.al., 2016) ทั้งนี้ก๊าซ ClO2 ยังเป็นสารเคมีที่มีความปลอดภัยในการในการใช้เพื่ออุปโภคและบริโภค โดยได้รับการรับรองความปลอดภัยจากองค์การอาหารและยาของสหรัฐอเมริกา (US Foof and Drug Administration, FDA)
การวิจัยนี้มีเป้าหมายเพื่อลดการใช้ก๊าซ SO2 ในการยืดอายุการวางจำหน่ายและรักษาคุณภาพผลลำไยหลังเก็บเกี่ยว โดยใช้ผลร่วมระหว่างก๊าซ ClO2 กับสารเคมีอื่นๆ ซึ่งใช้ก๊าซ ClO2 เป็นตัวหลักในระดับความเข้มข้นดีที่สุด (ระดับต่ำ) คือ 10 มิลลิกรัม/ลิตร ร่วมกับก๊าซ SO2 ที่มีระดับความเข้มข้นต่ำมากที่สุด แต่ให้ผลดีกว่าและเหมาะสมกว่าการใช้ก๊าซ ClO2 อย่างเดียว หรือการใช้ก๊าซ ClO2 ร่วมกับสารละลายกรดดังกล่าวข้างต้น จากนั้นจึงนำเทคนิคการใช้สารเคมีชุดที่ดีที่สุดจากการทดลองในห้องปฏิบัติการไปปรับทดลองใช้จริงหรือต่อยอดการใช้ในระดับโรงรมของเกษตรกร เพื่อใช้เชิงการค้าส่งออกในอนาคตต่อไป นอกจากนี้มีการศึกษาเชิงลึกถึงผลของก๊าซหรือสารเคมีที่ใช้รมผลลำไยในทางชีวเคมีเน้นทางกลไกระดับเซลล์ที่เกี่ยวข้องวิถีการส่งสัญญาณ (signaling pathway) ในการควบคุมคุณภาพผล ซึ่งยังไม่มีการศึกษามาก่อน
จากการทดลองในระดับห้องปฏิบัติการพบว่าการรมผลด้วยก๊าซ ClO2 ร่วมกับก๊าซ SO2 สามารถชะลอการเกิดสีน้ำตาลของเปลือกผลและการรักษาคุณภาพอื่นๆ ของผลได้ดีกว่าการแช่ผลด้วย oxalic acid และ salicylic acid ร่วมกับการรมก๊าซ ClO2 โดยชุดที่มีประสิทธิภาพดีที่สุดคือชุดที่รมผลด้วยก๊าซ SO2 ความเข้มข้น 1,000 มิลลิกรัม/ลิตร เป็นเวลา 30 นาที ร่วมกับก๊าซ ClO2 ความเข้มข้น 10 มิลลิกรัม/ลิตร เป็นเวลา 10 นาที โดยสามารถยืดอายุการวางจำหน่ายได้นานถึง 7 วัน มีปริมาณการตกค้างของ ClO2 และ SO2 ในเปลือกผลและเนื้อผลต่ำมาก (ต่ำกว่าเกณฑ์มาตรฐานที่ใช้บังคับ) โดยสันนิษฐานว่าก๊าซ ClO2 และ SO2 มีผลเพิ่มประสิทธิภาพระบบต้านออกซิเดชันของเปลือกผล ส่งเสริมการผลิตสารต้านออกซิเดชันที่มีประสิทธิภาพในการกำจัดอนุมูลอิสระ ลดความเสียหายของเยื่อหุ้มที่เกิดจากออกซิเดชันและลดการเกิดกระบวนการออกซิเดชันของสารประกอบฟีนอล ซึ่งมีผลชะลอการเกิดเปลือกสีน้ำตาล ลดการเสื่อมสภาพ และลดการเน่าเสีย รวมทั้งรักษาคุณภาพของผลลำไย ซึ่งจากผลสรุปดังกล่าว ผู้ทำการทดลองจึงได้เลือกความเข้มข้นของก๊าซ ClO2 และ SO2 ที่มีประสิทธิภาพดีที่สุดเท่านั้นไปใช้ในศึกษากลไกและนำไปปรับใช้ในระดับโรงรมของเกษตรกร
จากการศึกษากลไกของก๊าซ ClO2 และก๊าซ SO2 ในการควบคุมคุณภาพผลลำไย พบว่าการรมด้วยก๊าซ ClO2 ร่วมกับ SO2 สามารถกระตุ้นให้ผลมีการสร้าง H2O2 อย่างรวดเร็วในช่วง 24 ชั่วโมงแรกหลังการรมก๊าซ โดยมีปริมาณ hydrogen peroxide (H2O2) สูงสุดในชั่วโมงที่ 6-12 ในขณะที่ไม่มีการสร้าง H2O2 นี้ในชุดควบคุม การผลิต H2O2 ความเข้มข้นต่ำอย่างรวดเร็วของเซลล์นี้ถือเป็นการผลิตสารส่งสัญญาณ (signaling molecule) เพื่อส่งถ่ายสัญญาณต่อไปกระตุ้นให้ระบบกำจัดอนุมูลอิสระทำงานอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ ที่สามารถกำจัดอนุมูลอิสระที่เพิ่มมากขึ้นและทำลายเซลล์ โดยสันนิษฐานว่าก๊าซทั้งสองชนิดกระตุ้นให้ผลลำไยมีการผลิตโมเลกุลสัญญาณ H2O2 ซึ่งในการสร้างโมเลกุลสัญญาณต้องอาศัยเอนไซม์ nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase (NOX) และ superoxide dismutase (SOD) เร่งปฏิกิริยา ซึ่งจากการทดลองพบว่า การรมก๊าซทั้งสองมีผลกระตุ้นการแสดงออกของยีนและเอนไซม์ NOX ภายใน 0.5-12 ชั่วโมงแรก รวมทั้งกระตุ้นการทำงานของเอนไซม์ SOD ด้วย ซึ่งสอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของปริมาณ H2O2 ซึ่งสร้างขึ้นเป็นโมเลกุลส่งสัญญาณ โดยการกระตุ้นทั้งหมดข้างต้นเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วภายในช่วง 0.5-12 ชั่วโมงแรกภายหลังจากรม หลังจากนั้นการกระตุ้นดังกล่าวจะลดลง ถือเป็นสิ้นสุดการผลิตโมเลกุลส่งสัญญาณ H2O2 หลังการรมด้วยก๊าซ 1 วันจนกระทั่งสิ้นสุดการเก็บรักษา เป็นระยะของการเพิ่มและสะสมปริมาณ H2O2 มากขึ้น ซึ่งเป็นพิษต่อเซลล์ ดังนั้นในชุดที่ผ่านการรมก๊าซทั้งหมดจึงมีปริมาณ H2O2 ต่ำกว่าชุดควบคุมที่ไม่ผ่านการรมก๊าซ ทั้งนี้สันนิษฐานว่าการผลิต H2O2 ในช่วงต้นๆ ของชุดที่รมก๊าซที่มีคุณสมบัติเป็นโมเลกุลส่งสัญญาณนี้ มีผลกระตุ้นระบบต้านออกซิเดชันที่มีศักยภาพในการกำจัดอนุมูลอิสระซึ่งเป็นสาเหตุหลักของการเกิดสีน้ำตาลในเปลือกผล และชุดที่รมก๊าซ ClO2 ร่วมกับ SO2 ให้ผลดีกว่าชุดที่รมก๊าซ ClO2 หรือ SO2 เพียงอย่างเดียว ทั้งนี้อาจเป็นไปได้ที่ทั้ง ClO2 และ SO2 ต่างมีคุณสมบัติในการกระตุ้นให้มีการสร้างสารส่งสัญญาณ ดังนั้นเมื่อนำมาใช้ร่วมกันจึงให้ผลส่งเสริมกันได้ดียิ่งขึ้น
การรมด้วยก๊าซ ClO2 ร่วมกับ SO2 ยังสามารถกระตุ้นค่าพลังงาน (energy charge) ให้เพิ่มสูงขึ้น และปรับสถานะรีดอกซ์ (redox status) ที่เกี่ยวข้องกับการส่งเสริมวิถีการส่งสัญญาณของ H2O2 โดยลดสัดส่วนปริมาณ ASA/DHA ในช่วง 12 ชั่วโมงแรก ซึ่งการเพิ่มขึ้นของค่าพลังงานและการลดลงของสัดส่วนปริมาณ ASA/DHA สันนิษฐานว่ามีผลส่งเสริมวิถีการส่งสัญญาณ ในระดับการถ่ายทอดสัญญาณ (signal transduction) โดยไปกระตุ้นการแสดงออกของยีน MAPKs ได้แก่ ยีน MPK3 และ MPK6 ให้มีการแสดงออกเพิ่มสูงขึ้นในช่วง 12 ชั่วโมง ถึง 4 วัน ภายหลังการรมก๊าซ ซึ่งมีผลส่งต่อไปกระตุ้นการส่งสัญญาณในระดับการตอบสนอง (signal response) คือส่งเสริมการแสดงออกของยีนและการทำงานของเอนไซม์ในระบบต้านออกซิเดชันให้เพิ่มสูงขึ้น ซึ่งจากผลการทดลองพบว่าชุดที่ผ่านการรมก๊าซมีการแสดงออกของยีนและการทำงานของเอนไซม์ catalase (CAT), ascorbate peroxidase (APX) และ glutathione peroxidase (GPX) สูงกว่าชุดควบคุมที่ไม่ผ่านการรมก๊าซ นอกจากนี้พบว่าศักยภาพรวมในการต้านออกซิเดชันทั้งที่วิเคราะห์ด้วยวิธี ABTS radical scavenging และ DPPH radical scavenging ของชุดที่รมด้วยก๊าซ ClO2 และ SO2 มีค่าสูงกว่าชุดควบคุม นั่นคือการรมด้วยก๊าซ ClO2 ร่วมกับ SO2 เพิ่มความสามารถในการกำจัดอนุมูลอิสระซึ่งเป็นสาเหตุหลักของการเกิดสีน้ำตาลในเปลือกผลได้ จึงทำให้ผลลำไยในชุดที่รมด้วยก๊าซ ClO2 ร่วมกับ SO2 สามารถรักษาคุณภาพของผลโดยเฉพาะสีเปลือกผลได้ดีกว่าชุดควบคุม และการที่คุณภาพของผลในชุดที่รมก๊าซ ClO2 ร่วมกับ SO2 ให้ผลดีอาจเป็นไปได้ที่ก๊าซทั้งสองชนิดทำงานส่งเสริมกันโดยต่างมีคุณสมบัติในการกระตุ้นให้มีการสร้างโมเลกุลสัญญาณ H2O2 และถ่ายทอดสัญญาณในวิถีส่งสัญญาณในสภาวะที่ผลลำไยได้รับความเครียดในระหว่างการเก็บรักษา
นอกจากนี้ผู้วิจัยได้นำเทคนิคการรวมผลลำไยด้วยก๊าซด้วยก๊าซ ClO2 ร่วมกับก๊าซ SO2 ในระดับความเข้มข้นที่ดีที่สุดจากการทดลองในห้องปฏิบัติการ มาปรับใช้ในโรงรมของเกษตรกร พบว่าภายหลังการปรับขั้นตอนบางอย่างของการรม โดยปรับการวางสารเคมีที่ใช้ในการผลิตก๊าซ ClO2 ปรับเพิ่มปริมาณกรดเข้มข้น และเพิ่มระยะเวลาในการรมก๊าซ ส่วนการรมด้วยก๊าซ SO2 ยังคงใช้รูปแบบเดิมที่โรงรมใช้เป็นปกติ แต่เพิ่มระยะเวลาในการรม จากนั้นจึงทดลองรมผลลำไยจำนวนมาก (100 ตะกร้า) ภายในห้องรมขนาด 4.30 × 3.50 × 2.50 เมตร (กว้าง × ยาว × สูง) ปริมาตร 37.5 ลูกบาศก์เมตร ของโรงรมในจังหวัดลำพูน ด้วยก๊าซ SO2 ความเข้มข้น 1,000 มิลลิกรัม/ลิตร เป็นเวลา 40 นาทีร่วมกับก๊าซ ClO2 ความเข้มข้น 10 มิลลิกรัม/ลิตร เป็นเวลา 20 นาที แล้วเก็บรักษาที่อุณหภูมิ 25±1 องศาเซลเซียส ความชื้นสัมพัทธ์ 82% เป็นเวลา 8 วัน (ภาพ 1)
จากการทดลองพบว่าการรมด้วยก๊าซทั้งสองชนิด สามารถชะลอการเกิดสีน้ำตาลของเปลือกผลลำไยในระดับโรงรมเกษตรกรได้ โดยสามารถยืดอายุการเก็บรักษาได้นานถึง 7 วัน (ภาพ 2) มีดัชนีการเกิดโรคต่ำกว่านอกจากนี้ยังสามารถลดปัญหาการตกค้างของสารทั้งสองในผลลำไยได้ดี โดยภายหลังการรมทันทีเปลือกผลลำไยมีปริมาณ ClO2 ตกค้างในปริมาณต่ำกว่าเกณฑ์มาตรฐาน คือต้องมีค่าไม่เกินกว่า 3 มิลลิกรัมต่อผลลำไย 1 กิโลกรัม และลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อเวลาผ่านไป 2-3 วัน โดยภายหลังจากวันที่ 3 ตรวจไม่พบการตกค้างของ ClO2 รวมทั้งไม่พบการตกค้างของก๊าซ ClO2 ที่เนื้อผลตลอดระยะเวลาการเก็บรักษา ส่วนปริมาณ SO2 ตกค้างในผลลำไยให้ผลในทำนองเดียวกัน โดยภายหลังการรมทันทีเปลือกผลและเนื้อผลลำไยมีปริมาณ SO2 ตกค้างในปริมาณต่ำกว่าเกณฑ์มาตรฐาน คือต้องมีค่าไม่เกินกว่า 50 มิลลิกรัมต่อผลลำไย 1 กิโลกรัม และลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อเวลาผ่านไป 2-3 วัน หลังจากนั้นไม่พบการตกค้างของ SO2 ดังนั้นการรมผลลำไยด้วยก๊าซ ClO2 ความเข้มข้น 10 มิลลิกรัม/ลิตร ร่วมกับก๊าซ SO2 ความเข้มข้น 1,000 มิลลิกรัม/ลิตร ในโรงรมในเชิงการค้า สามารถควบคุมคุณภาพของผลลำไยหลังการเก็บเกี่ยวในเชิงการค้าได้นานถึง 7 วัน และปลอดภัยจากสารตกค้างที่ใช้รม รวมทั้งเป็นการลดปริมาณก๊าซ SO2 ที่ใช้ในการรมด้วย
ดังนั้นการนำเทคนิคที่มาใช้จึงน่าจะเป็นอีกแนวทางหนึ่งในการรักษาคุณภาพของผลลำไยสดหลังการเก็บเกี่ยว และลดสารพิษตกค้างให้อยู่ในระดับที่ไม่เกินมาตรฐาน และปลอดภัยต่อผู้บริโภครวมทั้งเกษตรกร และผ่านเกณฑ์มาตรฐานขั้นต้นของการส่งออกที่แต่ละประเทศกำหนด
บทความนี้ตีพิมพ์ลงใน Postharvest Newsletter ปีที่ 20 ฉบับที่ 1 มกราคม – มีนาคม 2564
เอกสารอ้างอิง
Apai, W. 2010. Effects of fruit dipping in hydrochloric acid then rinsing in water on fruit decay and browning of longan fruit. Crop Protection 29: 1184-1189.
Chomkitichai, W. 2014. Effects of gaseous chlorine dioxide fumigation on oxidative damage and antioxidant defense system involved in pericarp browning during storage of longan fruit. Thesis of Doctor of Philosophy. Chiang Mai University. 2014.
Guntiya, N., Bussaban, B., Faiyue, B., Uthaibutra, J. and Saengnil, K. 2016. Application of gaseous chlorine dioxide for control of fungal fruit rot disease of harvested ‘Daw’ longan. Scientia Horticulturae 213: 164-172.
Saengnil, K., Chumyam, A., Faiyue, B. and Uthaibutra, J. 2014. Use of chlorine dioxide fumigation to alleviate enzymatic browning of harvested ‘Daw’ longan pericarp during storage under ambient conditions. Postharvest Biol. Technol. 91: 49-56.
Tongdee, S.C., 1994. Sulfur dioxide fumigation in postharvest handling of fresh longan and lychee for export. In: Postharvest Handling of Tropical Fruits. International Conference on Postharvest Handling of Tropical Fruits. Chiang Mai, Thailand, July 1993. pp. 186–195 ACIAR Proceedings no. 50, ACIAR, Canberra, Australia.
