การใช้ Emulated plasma technology ร่วมกับสารเคลือบผิวและสารยับยั้งเอทิลีนเพื่อลดการเน่าเสียและยืดอายุการเก็บรักษาของมังคุดในสภาพจำลองการส่งออก

มังคุดเป็นผลไม้เขตร้อนชนิดหนึ่งที่ได้รับความนิยมและเป็นที่ต้องการของตลาดต่างประเทศมาโดยตลอดและได้รับยกย่องว่าเป็นราชินีแห่งผลไม้ ปัจจุบันประเทศไทยเป็นผู้ผลิตและส่งออกมังคุดรายใหญ่ของโลก ในปี พ.ศ. 2562 - 2563 มีการส่งออกมังคุดมากถึง 291,950 - 409,027 ตัน คิดเป็นมูลค่าเท่ากับ 15,020 - 16,703 ล้านบาท  โดยตลาดส่งออกหลักของประเทศไทย ได้แก่ จีน ฮ่องกง เกาหลีใต้ ใต้หวัน และ ญี่ปุ่น (สำนักงานเศรษฐกิจการเกษตร, 2564)  อย่างไรก็ตามปัญหาสำคัญของการส่งออกมังคุด คือ อาการเปลือกแข็งและกลีบเลี้ยงเหี่ยวเมื่อไปถึงปลายทาง ทั้งนี้เนื่องจากมังคุดเป็นผลไม้ประเภท climacteric fruit มีการหายใจและการผลิตเอทิลีนสูง (Piriyavinit et al., 2011) จึงมีการเปลี่ยนแปลงคุณภาพอย่างรวดเร็วหลังการเก็บเกี่ยว การหายใจและการผลิต    เอทธิลีนที่สูงทำให้พืชเสื่อมสภาพเร็วขึ้น ทำให้เกิดการคายน้ำสูงเป็นผลทำให้กลีบเลี้ยงเหี่ยวและปรากฏอาการเปลือกแข็งในระหว่างการเก็บรักษา นอกจากนี้ อาการเปลือกแข็งยังมีสาเหตุมาจากปัจจัยทางกายภาพระหว่างการคัดบรรจุและการขนส่ง เช่น การกดทับ การถูกบีบ และการตกกระทบ ได้อีกด้วย (สายชล, 2548) นอกจากนี้อีกปัญหาหนึ่งที่พบมากในการส่งออกมังคุดคือ โรคผลเน่า ซึ่งเกิดจากการเข้าทำลายของเชื้อราหลายชนิด ได้แก่         C. gloeosporioides, Lasiodiplodia theobromae, Pestalotiopsis sp. และ Phomopsis sp. เป็นต้น  (Khewkham et al., 2013) โดยเฉพาะเชื้อรา L. theobromea ซึ่งเป็นเชื้อที่เจริญเติบโตเร็ว ลุกลามและปกคลุมผลมังคุดทั้งหมดได้ภายใน 3 วัน และเมื่อเชื้อเข้าไปทำลายในเนื้อผล จะทำให้เนื้อภายในเปลี่ยนเป็นสีดำ ปกติผู้ประกอบการส่งออกนิยมแก้ไขปัญหานี้ ด้วยการใช้สารเคมีป้องกันกำจัดเชื้อรา มีผลทำให้มีสารเคมีตกค้างบนผลผลิต ซึ่งก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพของผู้บริโภคและเป็นอุปสรรคต่อการส่งออกไปประเทศที่มีการตรวจสารตกค้างอย่างเข้มงวด โรคผลเน่าจึงเป็นปัญหาสำคัญที่ต้องได้รับการแก้ไขไปพร้อมๆ กับอาการเปลือกแข็งและการเหี่ยวของกลีบเลี้ยง ดังนั้นในการแก้ไขปัญหาเหล่านี้ จึงมีความจำเป็นที่จะต้องเลือกใช้เทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยวที่ปลอดภัยต่อผู้ผลิตและผู้บริโภค และเนื่องจากปัญหาในการส่งออกมีความหลากหลาย แต่ละเทคโนโลยีก็มีประสิทธิภาพในการแก้ไขปัญหาได้แตกต่างกัน ดังนั้นจึงมีความจำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยวแบบผสมผสานหลายวิธีการร่วมกัน เพื่อลดอาการเปลือกแข็ง การเหี่ยวของกลีบเลี้ยง และยับยั้งเข้าทำลายของเชื้อราสาเหตุโรคผลเน่า โดยวิธีการที่จะนำมาใช้นั้นจะต้องปลอดภัยต่อสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อม

ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นแก้ไขปัญหา อาการเปลือกแข็ง กลีบเลี้ยงเหี่ยว และการเน่าเสียของมังคุดโดยใช้เทคโนโลยีสะอาด (Green technology) ที่ประกอบด้วยหลายวิธีผสมผสานกัน โดยเน้นความปลอดภัยเป็นหลัก ได้แก่ การใช้เทคโนโลยีพลาสมา (Plasma technology) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีใหม่ที่ทันสมัย มีการประยุกต์ใช้งานกับอุตสาหกรรมต่างๆ เพื่อกำจัดเชื้อราและแบคทีเรียในน้ำหรือในอากาศ เทคโนโลยีพลาสมามี 2 รูปแบบใหญ่ๆ คือ พลาสมาอากาศ (non-thermal atmospheric plasma, NTAP ) และพลาสมาน้ำ (plasma activated water, PAW) เมื่ออากาศหรือน้ำอยู่ในสภาวะที่เป็นพลาสมาจะมีการสร้าง reactive oxygen species (ROS), charged ions, UV ray ขึ้น และมีผลไปออกซิไดซ์ผนังเซลล์และทำลายสารพันธุกรรมของเชื้อจุลินทรีย์ และเป็นผลทำให้เชื้อจุลินทรีย์ตายในที่สุด (Ma et al., 2015)  ในปัจจุบันเทคโนโลยีพลาสมาถูกนำมาประยุกต์ใช้สำหรับการควบคุมโรคพืชหลังการเก็บเกี่ยว เช่น Go et al. (2019) ใช้ NTAP ในการควบคุมเชื้อรา Fusarium oxysporum สาเหตุโรคหลังการเก็บเกี่ยวของพริกปาปิก้า ในขณะที่ Thirumdas et al. (2018) รายงานว่าเส้นใยและสปอร์เชื้อรา Cladosporium sphaerospermum และ Aspergillus oryzae เสียสภาพหลังจากที่ได้รับ NTAP ในการผลิตน้ำพลาสมา (PAW) สามารถทำได้โดยการใช้ plasma jets ใส่ลงในน้ำ ซึ่งจะมีผลทำให้ในน้ำมีการสร้าง ROS (superoxide anion radical (O₂^-), hydroxyl radicals (OH^•), peroxyl radical (ROO^•), singlet oxygen (¹O₂), hydrogen peroxide (H₂O₂)), reactive nitrogen species (RNS), UV photons, และ free radicals เกิดขึ้น (Go et al., 2019; Zhang et al., 2016) ซึ่งในสภาวะที่มีองค์ประกอบของไออนและสารเคมีเหล่านี้เกิดขึ้นในน้ำ จะสามารถตรวจสอบได้จากการวัดค่า oxidation-reduction potential (ORP), electrical conductivity (EC) ที่สูงเพิ่มขึ้น และค่า pH ของน้ำที่ลดลง และในสภาวะเช่นนี้จะทำให้ผนังเซลของเชื้อจุลินทรีย์ถูกทำลาย เกิดรอยรั่ว ของเหลวภายในรั่วไหลออกมา และทำให้เชื้อตายในที่สุด (Thirumdas et al., 2018)

อย่างไรก็ตาม มีรายงานว่าการเติม oxidizing chemicals เช่น NaCl, phosphate buffered saline หรือ N-Acetylcysteine (NAC) ลงในน้ำก่อนให้ plasma jet มีผลทำให้ในสารละลายเหล่านี้มีค่า EC และ ORP เพิ่มสูงขึ้นมากกว่าการใช้ PAW จึงเป็นผลทำให้ PAS มีประสิทธิภาพในการทำลายเชื้อได้สูงกว่า PAW (Thirumdas et al., 2018; Shintani et al., 2010) ซึ่งการใช้สารละลายต่างๆ แทนน้ำและให้ plasma jet นั้น จะทำให้ได้สารละลายพลาสมา หรือที่เรียกว่า plasma activated solution (PAS) โดยในสภาพ PAS จะทำมีการผลิตสารเคมีที่เป็นอันตรายต่อเชื้อจุลินทรีย์ได้มากขึ้น เช่น hydrogen peroxide (H₂O₂), nitrite (NO₂^-) และ nitrate (NO₃^-) (Ercan et al., 2016) และการใช้ PAS จะช่วยลดระยะเวลาและลดความร้อนที่จะเกิดขึ้นในระหว่างการทำทรีตเมนท์ (Shintani et al., 2010) มีการรายงานว่านอกจาก PAW และ PAS จะทำลายเชื้อจุลินทรีย์แล้ว ยังสามารถช่วยลดสารเคมีที่ตกค้างในผักและผลไม้ได้อีกด้วย เช่น คะน้า และมะม่วง (ธัญญานุภาพ และคณะ, 2558) อย่างไรก็ตามในการทำ PAW หรือ PAS จำเป็นต้องมีเครื่องมือในการผลิต (plasma jet) ซึ่งมีราคาแพงและต้องใช้บุคคลากรที่มีความเชี่ยวชาญ ซึ่งที่ผ่านมาทีมนักวิจัยของ มจธ. ได้พัฒนารูปแบบการใช้งานเป็น “น้ำพลาสมาเสมือน (emulate plasma activated water, EPAW)” และ “สารละลายพลาสมาเสมือนที่ใช้ไฮโดรเจนเปอร์ร๊อกไซต์แทนน้ำ (emulated plasma activated solution-H₂O₂, EPAS-H₂O₂)” ทำโดยทรีทน้ำหรือสารละลายด้วยรังสียูวี พบว่าสามารถยับยั้งเชื้อราที่เข้าทำลายผลิตผลการเกษตรได้ดี ซึ่งเทคโนโลยี EPAW หรือ EPAS-H₂O₂ เป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพ ไม่ต้องลงทุนมาก มีความปลอดภัย และใช้งานง่าย ไม่จำเป็นต้องมี plasma jet จากการทดสอบประสิทธิภาพของ EPAW และ EPAS ของทีมวิจัยในสภาพ in vitro test พบว่า การใช้ EPAW และ EPAS-H₂O₂ สามารถยับยั้งเส้นใยและการงอกของสปอร์เชื้อรา Colletrotrichum gloeosporioides สาเหตุโรคแอนแทรกโนสของเมล็ดพันธุ์พริกได้ โดย EPAS-H₂O₂ มีฤทธิ์ในการฆ่าเชื้อราได้ดีกว่า EPAW  และพบว่า EPAS-H₂O₂ สามารถยับยั้งเชื้อราได้ถึง 100% เมื่อตรวจสอบโครงสร้างของสปอร์และเส้นใยเชื้อราภายใต้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน พบว่า ผนังเส้นใยหรือสปอร์เป็นรูพรุนและยุ่ย และเมื่อทำการทดสอบประสิทธิภาพของ EPAS กับเมล็ดพันธุ์พริกที่ปลูกเชื้อรา (in vivo test) พบว่า EPAS-H₂O₂ สามารถทำลายเชื้อราที่ปนเปื้อนบนเมล็ดพริกได้ และยังช่วยส่งเสริมทำให้คุณภาพของเมล็ดพันธุ์พริกดีขึ้น เช่น กระตุ้นการงอกของเมล็ดและการเจริญของต้นกล้าพริก เป็นต้น (Ahmad และคณะ, 2022) ดังนั้นเทคโนโลยี EPAS-H₂O₂ จึงมีศักยภาพที่จะนำมาใช้สำหรับการควบคุมโรคผลเน่าของมังคุดหลังการเก็บเกี่ยวได้

สำหรับการแก้ไขปัญหาอาการเปลือกแข็งและกลีบเลี้ยงเหี่ยวนั้น จำเป็นต้องลดการสูญเสียน้ำ โดยการลดการหายใจและการผลิตเอทธิลีนของพืชลงให้ได้ ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้สารเคลือบผิวเพื่อ ลดการหายใจ ป้องกันการสูญเสียน้ำ และใช้สารยับยั้งการผลิตเอทธิลีนของพืช (เช่น 1-Methylcyclopropene, 1-MCP) เพื่อลดการผลิต     เอทธิลีนของพืช จากการศึกษาที่ผ่านมาของคณะผู้วิจัย พบว่า การใส่ 1-MCP sachet (EthylBlocTM) ลงไปในถุง LDPE ที่บรรจุมังคุด มีผลช่วยลดอัตราการหายใจและการผลิตเอทิลีน ช่วยรักษาความสดของกลีบเลี้ยง โดยที่กลีบเลี้ยงยังคงมีสีเขียว ช่วยรักษาความแน่นเนื้อ และลดการสูญเสียน้ำหนักสดได้ดีตลอดการเก็บรักษา นาน 30 วัน (Vo et al., 2016) นอกจากนี้ยังพบว่า การใช้สารเคลือบจากธรรมชาติ เช่น สารเคลือบผิวเซลแล็คร่วมกับน้ำมันมะพร้าวดัดแปลง (ethanolic shellac-modified coconut oil, ES-MCO) และ 1-MCP สามารถช่วยรักษาความสดของกลีบเลี้ยง ลดการหายใจ การผลิตเอทิลีน ชะลออาการเปลือกแข็ง และลดการเน่าเสียได้ของมังคุดได้ (Vo et al., 2015) ซึ่งการเน่าเสียที่ลดลงเป็นผลมาจากกรด monoluaric acid ที่มีอยู่ในน้ำมันมะพร้าวดัดแปลง (MCO) โดยกรดนี้มีคุณสมบัติต่อต้านเชื้อจุลินทรีย์ชนิดต่างๆ ได้ดี โดย Sripong และคณะ (2014) รายงานว่า ES-MCO มีประสิทธิภาพในการฆ่าสปอร์ของเชื้อรา C. gloeosporioides สาเหตุโรคแอนแทกโนสของมะม่วงได้ 100% อย่างไรก็ตามพบว่า การใช้ ES-MCO อย่างเดียวอาจจะยังไม่เพียงพอที่จะช่วยลดการเน่าเสียของมังคุดได้อย่างสมบูรณ์ ดังนั้นจึงควรนำวิธีการอื่นมาใช้ร่วมด้วยเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของการยับยั้งการเจริญของเชื้อราและยืดอายุการเก็บรักษามังคุดให้ยาวนานขึ้น

ดังนั้นวัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือ การใช้สารละลายพลาสมาเสมือน (ES-MCO-H₂O₂) ร่วมกับสารเคลือบผิว ES-MCO และสารยับยั้งเอทิลีน (1-MCP) เพื่อลดการเน่าเสีย อาการเปลือกแข็ง การเหี่ยวของกลีบเลี้ยง และยืดอายุการเก็บรักษาในสภาพจำลองการส่งออก ทั้งนี้ข้อมูลที่ได้จากการวิจัยนี้จะสามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้จริงในโรงคัดบรรจุของบริษัทส่งออก โดยโครงการวิจัยนี้พัฒนามาจากความต้องการของผู้ส่งออกอย่างแท้จริงที่ต้องการเทคโนโลยีที่มีความปลอดภัยต่อการบริโภค สามารถลดความเสียหายของมังคุด และช่วยยืดอายุการเก็บรักษานานขึ้นเพื่อจะให้สามารถส่งออกมังคุดไปต่างประเทศทั้งในพื้นที่ใกล้และห่างไกลได้มากขึ้น อันจะนำมาสู่การนำรายได้เข้าประเทศไทย