การใช้เทคโนโลยีเนียร์อินฟาเรดสเปคโทรสโกปีในการตรวจสอบโรคแอนแทรคโนสและอาการผิดปกติทางสรีรวิทยาของผลมะม่วง

การใช้เทคโนโลยีเนียร์อินฟาเรดสเปคโทรสโกปีในการตรวจสอบโรคแอนแทรคโนสและอาการผิดปกติทางสรีรวิทยาของผลมะม่วง
บทความ/องค์ความรู้

โดย ผศ.ดร. ฉันทลักษณ์ ติยายน
ภาควิชาพืชศาสตร์และปฐพีศาสตร์ คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

มะม่วง เป็นพืชเศรษฐกิจสำคัญชนิดหนึ่งของประเทศไทย เนื่องจากเป็นที่ต้องการของตลาดทั้งภายในประเทศและต่างประเทศ จึงสามารถสร้างรายได้ให้แก่ประเทศเป็นอย่างมาก ในปี พ.ศ. 2558 ประเทศไทยมีพื้นที่การผลิตมะม่วงประมาณ 2.13 ล้านไร่ ผลผลิตรวมประมาณ 3.13 ล้านตัน โดยมะม่วงพันธุ์น้ำดอกไม้สีทองเป็นพันธุ์ที่ส่งออกมากที่สุด โรคพืชที่เป็นปัญหาสำคัญของมะม่วงน้ำดอกไม้สีทอง คือ โรคแอนแทรกโนส  นอกจากนี้ ยังมีความผิดปกติทางสรีรวิทยาที่เกิดขึ้นกับเนื้อของมะม่วง โดยมีอาการที่สำคัญ คือ อาการเนื้อโพรงและอาการเสียหายภายใน ซึ่งมีเชื้อรา Colectotrichum goleosporioides เป็นเชื้อราสาเหตุ

อาการเนื้อโพรงและอาการเสียหายภายในยากที่จะสังเกตเห็นจากภายนอกผลได้ โดยจะพบอาการเนื้อโพรงเมื่อหั่นหรือผ่าเนื้อมะม่วง ลักษณะอาการ คือ บริเวณเนื้อมีรูพรุนคล้ายฟองน้ำ (spongy tissue) (ภาพที่ 1) ซึ่งอาการเสียหายภายในต้องใช้ความชำนาญจึงจะสังเกตเห็นลักษณะผิวผลยุบเล็กน้อย แต่ไม่พบอาการผิดปกติบนเปลือกของผลมะม่วงเลย เมื่อปอกเปลือกหรือหั่นเนื้อจะพบความผิดปกติ คือ เนื้อเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล-ดำ เป็นบริเวณกว้าง (ภาพที่ 2) ซึ่งอาการผิดปกติดังกล่าวยังไม่ทราบแน่ชัดว่าเกิดจากสาเหตุใด การเกิดโรคแอนแทรกโนส อาการเนื้อโพรง และอาการเสียหายภายในนั้นส่งผลต่อคุณภาพของผลมะม่วง มูลค่าทางเศรษฐกิจ และความเชื่อมั่นของผู้บริโภค ดังนั้นหากสามารถทำนายการเข้าทำลายของเชื้อราสาเหตุของโรคแอนแทรคโนส อาการเนื้อโพรง และอาการเสียหายภายในของผลมะม่วงโดยวิธีที่ไม่ทำลายผลิตผลได้จะช่วยลดปัญหาที่จะเกิดขึ้นในภายหลังเมื่ออยู่ในท้องตลาดและเมื่อถึงมือผู้บริโภค ซึ่งเป็นการสร้างความเชื่อมั่นให้แก่คู่ค้าและผู้บริโภคได้ ปัจจุบันมีเทคโนโลยีที่สามารถนำมาใช้ทำนาย หรือประกันคุณภาพมาตรฐานของผลิตผลทางการเกษตรได้ คือ เทคโนโลยีเนียร์อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี (Near Infrared Spectoscopy; NIRs) โดยไม่ทำลายผลิตผล

อาการเนื้อโพรงในผลมะม่วงพันธุ์น้ำดอกไม้สีทอง
อาการเสียหายภายใน (ก) และลักษณะผิวผลภายนอกที่พบของมะม่วงพันธุ์น้ำดอกไม้สีทอง (ข)

เทคโนโลยี NIRS คือ การนำความรู้ทางวิทยาศาสตร์ด้านการวัดค่าการดูดกลืนแสงอินฟาเรด ช่วงใกล้ ความยาวคลื่นประมาณ 700-2500 นาโนเมตร ของโมเลกุลสารประกอบอินทรีย์ที่ต่างกันร่วมกับการวิเคราะห์ข้อมูลแบบหลายตัวแปร ด้วยวิธีทางคณิตศาสตร์และสถิติ เพื่อนำมาใช้ในการตรวจสอบสินค้าเกษตรทั้งเชิงปริมาณและเชิงคุณภาพ โดยเทคโนโลยี NIRS สามารถตรวจสอบคุณภาพ แสดงผลได้อย่างรวดเร็ว ให้ผลเที่ยงตรงและแม่นยำ สามารถวิเคราะห์ได้หลายค่าในการวัดเพียงครั้งเดียว ประหยัดเวลา ลดการใช้สารเคมี ลดต้นทุนการผลิตในระยะยาว และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตามการใช้เทคโนโลยี NIRS ต้องใช้ระยะเวลาและงบประมาณมากในช่วงเริ่มต้น ในทางการเกษตรมีการนำเทคโนโลยี NIRS มาประยุกต์ใช้ในการตรวจสอบคุณภาพผลิตผลทางการเกษตรต่างๆ เช่น การประเมินคุณภาพข้าว การตรวจสอบคุณภาพน้ำมันปาล์ม การตรวจสอบความชื้นของถั่วเหลือง การวิเคราะห์คุณภาพวัตถุดิบสำหรับผลิตอาหารสัตว์ การตรวจสอบความหวานของผลไม้ชนิดต่าง ๆ เช่น แอปเปิล สาลี่ และส้ม รวมไปถึงการตรวจสอบความแน่นเนื้อของผลไม้ (พัชรียา, 2553) ตรวจสอบคุณภาพผลเสาวรส (Maniwara et al., 2014) และตรวจสอบคุณภาพของผลฟักทองญี่ปุ่นในระหว่างการเข้าสู่ระยะผลแก่แตกต่างกัน (Muenmanee et al., 2016)

นอกจากนี้ยังมีรายงานการทดสอบใช้เทคโนโลยี NIRS ในการตรวจสอบโรคและการเข้าทำลายของจุลินทรีย์ในผลิตผลบางชนิด เช่น ในปี ค.ศ. 2001 Pearson et al. ใช้ NIRS ตรวจสอบการปนเปื้อนของสารอฟลาท็อกซิน (aflatoxin) ที่เกิดจากเชื้อรา Aspergillus flavus และ Dowell et al. (2002) ใช้เทคโนโลยี NIRS ตรวจสอบสารฟูโมนิซิน (fumonisins) ที่เกิดจากเชื้อรา Fusarium vericillioides ในเมล็ดข้าวโพด และยังมีการใช้ NIRS ตรวจสอบการเข้าทำลายของเชื้อราในเมล็ดกาแฟ (Taradolsirithitikul et al., 2014)

กรณีของมะม่วง มีรายงานเกี่ยวกับการใช้เทคโนโลยี NIRS หลายด้าน ได้แก่ การตรวจสอบคุณภาพเพื่อเป็นดัชนีการเก็บเกี่ยวมะม่วงพันธุ์มหาชนก (Saranwong et al., 2004)  การตรวจสอบค่าพีเอชของมะม่วงพันธุ์ Gedong Gincu (Purwanto et al., 2013) และการตรวจสอบหนอนแมลงวันผลไม้ในมะม่วงส่งออก (วารุณี และคณะ, 2551)  ต่อมามีการทดสอบใช้เทคโนโลยี NIRS ตรวจสอบการเกิดโรคแอนแทรกโนสและการเข้าทำลายของเชื้อรา C. gloeosporioides ในมะม่วงน้ำดอกไม้ พบว่า มีความเป็นไปได้ในการใช้ NIRS เพื่อทำนายการเกิดโรคแอนแทรกโนสในมะม่วง แต่ปริมาณสารสำคัญในการบ่งชี้การเกิดโรคและการเข้าทำลายของเชื้อจุลินทรีย์ก่อโรคนั้นยังไม่สัมพันธ์กับค่าที่ได้จากการตรวจสอบจากเครื่องเนียร์อินฟราเรดสเปกโทรมิเตอร์ (Wongsheree et al., 2010)

การศึกษาการใช้ NIRS ในการทำนายอาการเนื้อโพรงและอาการเสียหายภายใน ดำเนินการโดยการนำผลมะม่วงมาแบ่งช่องขนาดประมาณ 1.5 ×1.5 ตารางเซนติเมตรด้วยกระดาษกาวย่นให้ทั่วผลและเขียนเลขกำกับตำแหน่งไว้ (ภาพที่ 3ก) จากนั้นนำผลมะม่วงไปวัดค่าการดูดกลืนแสงแต่ละช่องด้วยเครื่อง NIRS ลบภาพส่วนของเปลือกมะม่วงระหว่างช่องตารางออก (ภาพที่ 3ข) ในมะม่วงผลเดียวกัน เลือกเส้นสเปกตรัมโดยวางภาพมะม่วงที่ถูกผ่า (ภาพที่ 3ค) จากนั้นนำภาพของผลมะม่วงที่แบ่งช่องไว้แล้วมาวางทับภาพผลที่ถูกผ่า (ภาพที่ 3ง) เลือกเส้นสเปกตรัมจากตำแหน่งที่เกิดอาการเนื้อโพรง อาการเสียหายภายใน และตำแหน่งที่ไม่เกิดอาการผิดปกติ นำค่าที่ได้จากการวัดด้วยเครื่อง NIRS มาวิเคราะห์สร้างสมการเทียบมาตรฐาน เพื่อใช้ทำนายการเกิดอาการเนื้อโพรงและอาการเสียหายภายใน

จากการศึกษาในครั้งนี้ เทคนิค NIRS ยังไม่สามารถตรวจสอบอาการเนื้อโพรงและอาการเสียหายภายในได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งอาจเกิดจากตำแหน่งของการเกิดอาการทั้งสองอย่างนี้ในบางครั้งเกิดขึ้นบริเวณของเนื้อผลใกล้เมล็ด ซึ่งอยู่ลึกเข้าไปจากผิวผลมาก ทำให้ NIR ไม่สามารถผ่านเข้าไปถึงบริเวณที่มีอาการเนื้อโพรงและอาการเสียหายภายในได้ โดย Marques et al. (2016) รายงานไว้ว่า NIRS มีความสามารถในการส่องผ่านเข้าไปในเนื้อผลไม้ได้แค่เพียง 10 มิลลิเมตร อย่างไรก็ตาม การทำนายอาการเนื้อโพรงและอาการเสียหายภายในอาจทำได้โดยการใช้ข้อมูลสเปกตรัมและคุณสมบัติทางเคมีของผลมะม่วงซึ่งต้องมีการศึกษาต่อไป

ผลมะม่วงที่นำไปอ่านค่าการดูดกลืนแสงด้วยเครื่อง NIRs

บทความนี้ ตีพิมพ์ลงใน Postharvest Newsletter ปีที่ 21 ฉบับที่ 1 มกราคม – มีนาคม 2565

เอกสารอ้างอิง

  • พัชรียา โภคะกุล. 2553. การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี NIR (Near Infrared) กับงานควบคุมคุณภาพผลิตภัณฑ์สุขภาพ. วารสารอาหารและยา 17(1): 14-18.
  • วารุณี ธนะแพสย์ ศุมาพร เกษมสำราญ สิรินภา สราญวงศ์ และ สุมิโอะ คาวาโน. 2551. การตรวจหาไข่และหนอนแมลงวันผลไม้ในมะม่วงส่งออกโดยใช้เทคโนโลยีเนียร์อินฟราเรดสเปกโตรสโกปี. วารสารวิทยาศาสตร์เกษตร 39(3 พิเศษ): 54-57.
  • Dowell, F.E., T.C. Pearson, E.B. Maghirang, F. Xie and D.T. Wicklow, D.T. 2002. Reflectance and transmittance spectroscopy applied to detecting fumonisinin single corn kernels infected with Fusarium verticillioides. Cereal Chemistry 79(2): 222–226.
  • Maniwara, P., K. Nakano, D. Boonyakiat, S. Ohashi, M. Hiroi and T. Tohyama. 2014. The use of visible and near infrared spectroscopy for evaluating passion fruit postharvest quality. Journal of Food Engineering 143: 33-43.
  • Marques, E.J.N., S.T. De Freitas, M.F. Pimentel and C. Pasquini. 2016. Rapid and non-destructive determination of quality parameters in the’Tommy Atkins’mango using a novel hand-held near infrared spectrometer. Food Chemistry 197: 1207–1214.
  • Muenmanee, N., A. Joomwong, J. Natwichai and D. Boonyakiat. 2016. Assessment of internal quality of Japanese pumpkin (Cucurbita maxima) using near infrared spectroscopy. Pakistan Journal of Biotechnology 13(1): 55-65.
  • Pearson, T.C., D.T. Wicklow, E.B. Maghirang, F. Xie and F.E. Dowell. 2001. Detecting aflatoxin in single corn kernels by transmittance and reflectance spectroscopy. Transactions of the ASAE 44(5): 1247-1254.
  • Purwanto, Y.A., P.W. Zainal, U. Ahmad, S. Mardjan, Y. Makino, S. Oshita, Y. Kawagoe and S. Kuroki. 2013. Non destructive prediction of pH in mango fruits cv. Gedong Gincu using NIR spectroscopy. International Journal of Engineering & Technology 13(3): 70-73.
  • Saranwong, S., J. Sornsrivichai and S. Kawano. 2004. Prediction of ripe-stage eating quality of mango fruit from its harvest quality measured nondestructively by near infrared spectroscopy. Postharvest Biology and Technology 31: 137–145.
  • Taradolsirithitikul, P., P. Sirisomboon and C.D. Sirisomboon. 2014. Application of near infrared spectroscopy to detect fungal contamination in green coffee beans. The 26th Annual Meeting of the Thai Society for Biotechnology and International Conference. p. 283-291.
  • Wongsheree, T., R. Rittiron, P. Jitareerat, C. Wongs-Aree and T. Phiasai. 2010. Near infrared  spectroscopic analysis for latent infection of Colletrotrichum gloeosporioides, a causal agent of anthracnose disease in mature-green mango fruit. International Conference for a Sustainable Greater Mekong Subregion. p. 341-343.

เรื่องที่น่าสนใจ