การห่อหุ้มในรูปแคปซูลของน้ำมันหอมระเหยกะเพราและการประยุกต์ใช้ร่วมกับกับดักเชิงกลในการควบคุมแมลงวันทอง

บทคัดย่อ

หัวข้อดุษฎีนิพนธ์ การพัฒนาผลิตภัณฑ์น้ำมันหอมระเหยกะเพรา-โหระพาโดยใช้วิธีการห่อหุ้มแคปซูลข้นเหนียวสำหรับลดการสูญเสียก่อนและหลังการเก็บเกี่ยวของมะม่วง ผู้เขียน นายธิเบธ ตังเปา ปริญญา ปรัชญาดุษฎีบัณฑิต (พืชสวน) คณะกรรมการที่ปรึกษา รศ.ดร. สรณะ สมโน อาจารย์ที่ปรึกษาหลัก รศ.ดร. พัชรินทร์ ครุฑเมือง อาจารย์ที่ปรึกษาร่วม รศ.ดร. เพ็ญศักดิ์ จันทราวุธ อาจารย์ที่ปรึกษาร่วม อ.ดร. บาจรีย์ ฉัตรทอง อาจารย์ที่ปรึกษาร่วม บทคัดย่อ Ocimum spp. หรือพืชกลุ่มกะเพรา-โหระพา เป็นสกุลที่สำคัญของวงศ์ Lamiaceae ซึ่งเป็นวงศ์พืชที่ผลิตน้ำมันหอมระเหย โดยในน้ำมันหอมระเหยของพืชกลุ่มนี้ประกอบขึ้นจากกลุ่มสาร Phenylpropanoids เช่น Estragole Eugenol และ Methyl eugenol กลุ่มสาร Monoterpenes เช่น Geranial Neral และ ?-Ocimene กลุ่มสาร Sesquiterpenes เช่น ?-Caryophyllene ?-Cubebene และ ?-Muurolene กลุ่มสาร Phenylpropanoids โดยเฉพาะ Methyl eugenol ถูกใช้ในเชิงการเกษตร โดยเป็นสารประกอบที่ดึงดูดแมลงวันทอง (Bactrocera dorsalis) ซึ่งเป็นศัตรูไม้ผลเขตร้อน นอกจากนี้น้ำมันหอมระเหยจากพืชกลุ่มนี้ยังเป็นสารยับยังเชื้อก่อโรคพืช มะม่วงน้ำดอกไม้สีทองเป็นผลไม้แขตร้อนที่ได้รับความนิยมและมีการส่งออกอย่างแพร่หลายเนื่องจากรสชาติที่หอมหวานและรูปลักษณ์ที่น่าดึงดูด อย่างไรก็ตามระหว่างการผลิตมะม่วงชนิดนี้ ความเสียหายที่เกิดขึ้นกับผลมะม่วงโดยแมลงวันทองและโรคแอนแทรคโนส (Anthracnose) ที่เกิดจากเชื้อรา Colletotrichum spp. เป็นอุปสรรคต่อตลาดทั้งในและต่างประเทศ การใช้สารเคมีกำจัดศัตรูพืชเป็นวิธีการควบคุมการควบคุมที่นิยม แต่ทว่าความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมและสุขภาพเป็นข้อจำกัดในการใช้สารเคมีกลุ่มนี้ น้ำมันหอมระเหยจากพืชกลุ่มกะเพรา-โหระพามีคุณสมบัติต้านเชื้อรา โดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อต้านเชื้อราที่เกิดจากโรคมะม่วงหลังการเก็บเกี่ยว อย่างไรก็ตามน้ำมันหอมระเหยเสื่อมสภาพได้ง่ายภายใต้สภาพแวดล้อมแบบเปิด ซึ่งอาจจำกัดการนำไปใช้ เนื่องจากไม่สามารถควบคุมอุณหภูมิ แสง และออกซิเจนได้ การห่อหุ้ม หรือ Encapsulation เป็นการรักษาสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่ระเหยได้ง่ายและเสื่อมสภาพได้อย่างรวดเร็วจากการสลายทางชีวเคมีและความร้อน โดยวิธีการห่อหุ้มน้ำมันหอมระเหยแบบข้นเหนียว (Paste encapsulation) เป็นวิธีการที่ประหยัดและง่าย เกิดขึ้นโดยผ่านปฏิกิริยาทางเคมีและทางกลระหว่างส่วนประกอบแกนกลางและผนัง วิทยานิพนธ์นี้ได้ศึกษาประสิทธิภาพของน้ำมันหอมระเหยของพืชกลุ่มกะเพรา-โหระพาในการจัดการข้อบกพร้องที่เกิดขึ้นระหว่างการผลิตมะม่วงน้ำดอกไม้สีทอง และพัฒนาผลิตภัณฑ์ขึ้นโดยใช้นวัตกรรมและเทคโนโลยีที่ต้นทุนต่ำ การศึกษาแรกได้ทำการวิเคราะห์ประกอบทางเคมีของน้ำมันหอมระเหยจากพืชสกุล Ocimum spp. ที่ใช้ในเชิงการค้าของไทย และตรวจสอบประสิทธิภาพในการเป็นสารดึงดูดแมลงวันทอง พบว่า กะเพราแดง กะเพราขาว โหระพา แมงลัก และยี่หร่า มีสาร Methyl eugenol เป็นองค์ประกอบในน้ำมันหอมระเหย โดยกะเพราแดงและขาวสามารถดึงดูดแมลงวันทองได้ในอัตราไกล้เคียงกับสารดึงดูดเชิงการค้า (~25%) น้ำมันหอมระเหยกะเพราขาวได้ถูกนำมาห่อหุ้มด้วยวิธีห่อหุ้มแบบข้นเหนียว (Paste-encapsulation) ด้วยส่วนประกอบของ Maltodextrin (MD) และ Gum arabic (GA) เพื่อควบคุมอัตราการปลดปล่อย จากการส่องด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดพบลักษณะรูพรุนและวัตถุห่อหุ้มที่สัดส่วน MD:GA เท่ากับ 25:75 มีประสิทธิภาพในการห่อหุ้มน้ำมันหอมระเหยมาก ผลการการวิเคราะห์เทคนิคฟูเรียร์ทรานส์ฟอร์มอินฟราเรดสเปกโตรสโคปี (Fourier transform Infrared (FTIR) Spectroscopy) สามารถยังยืนยันการห่อหุ้มน้ำมันหอมระเหยของวัตถุห่อหุ้มได้ นอกจากนี้จากการทดสอบในแปลงพบว่าน้ำมันหอมระเหยกะเพราขาวที่ผ่านการห่อหุ้มยังสามารถเพิ่มประสิทธิ์ภาพในการดึงดูดแมลงวันทอง แบบจำลองเส้นทางกำลังสองน้อยที่สุดบางส่วน (PLS) ได้ถูกใช้เพื่อกำหนดพารามิเตอร์หลังการเก็บเกี่ยวที่สำคัญที่บงบอกถึงกระบวนการสุก การติดเชื้อโรคพืช และการถูกทำลายโดยน้ำมันหอมระเหย พารามิเตอร์ทางกายภาพเคมี (ร้อยละการสูญเสียน้ำหนัก สีเปลือก ความแน่นเนื้อ ค่า pH และร้อยละการรั่วไหลของอิเล็กโทรไลต์) และชีวเคมี (ความเป็นกรดจากการไทเทรต ของแข็งทั้งหมดที่ละลายได้ สารประกอบฟีนอลิกทั้งหมด สารประกอบฟลาโวนอยด์ทั้งหมด ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ ปริมาณน้ำตาลทั้งหมด และปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์) ถูกตรวจสอบและวิเคราะห์ความสัมพันธ์กับการตอบสนองทางสรีรวิทยาหลังการเก็บเกี่ยวระหว่างการเก็บรักษาที่สังเกตได้ด้วยตาเปล่า พบว่าค่าความสว่าง (L*) และ ค่า b* สำหรับการวิเคราะห์แบบไม่ทำลาย ค่า pH และปริมาณของแข็งที่ละลายได้ทั้งหมดสำหรับการวิเคราะห์แบบทำลาย แสดงความสัมพันธ์เฉพาะกับกระบวนการสุกของมะม่วง นอกจากนี้ยังพบความสัมพันธ์รูปแบบเดียวกันนี้ระหว่างพารามิเตอร์ข้างต้นกับความเสียหายทางกายภาพและการติดเชื้อโรคมะม่วงหลังการเก็บเกี่ยวอีกด้วย ผลจากการวิเคราะห์ด้วยเนียร์อินฟราเรดสเปกโทรสโกปี (Near Infrared Spectroscopy, NIRS) ยังอธิบายถึงช่วงคลื่นที่ดูดซับได้ที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีของน้ำและเอนไซม์ ซึ่งอธิบายถึงคุณภาพของผลไม้ได้ ไอน้ำมันโหระพา (Ocimum basilicum var. thyrsiflora) และไอระเหยของน้ำมันหอมระเหยที่ผ่านการห่อหุ้มแล้ว ถูกทดสอบความสามารถในการยับยั้ง Colletotrichum sp. ซึ่งเป็นเชื้อก่อโรคหลักของมะม่วง น้ำมันหอมระเหยที่ความเข้มข้น 50–1,500 ไมโครลิตร/ลิตรพื้นที่อากาศ สามารถยับยั้งเชื้อราบนจานเพาะเลี้ยงแบบคู่ได้ การตรวจสอบในสภาพจริงได้ศึกษาผลมะม่วงที่เก็บเกี่ยวในระยะเชิงการค้ามาอยู่ในภาชนะพลาสติกขนาด 1 ลิตรที่ผ่านการเจาะ 12 รู และน้ำมันหอมระเหยบนก้อนสำลี มะม่วงได้รับการประเมินด้วยสายตาและประเมินทางกายภาพ พบว่าจากการทดลองบนจานเพาะเลี้ยงแบบคู่ น้ำมันโหระพายับยั้งเชื้อมากกว่าร้อยละ 50 ที่ความเข้มข้น 125 ไมโครลิตร/ลิตรพื้นที่อากาศ ในการทดลองกับมะม่วงน้ำดอกไม้สีทองปริมาณน้ำมันหอมระเหยที่ความเข้มข้นต่ำ (25 - 13 ?L) สามารถรักษาระดับการสูญเสียน้ำหนัก การสุก-สลาย และการเปลี่ยนสีผิวจากโรคพืช อย่างไรก็ตามผลมะม่วงแสดงอาการไหม้ที่ผิวเนื่องจากน้ำมันหอมระเหย ทำให้ไวต่อการติดเชื้อรา การห่อหุ้มน้ำมันหอมระเหยแบบแคปซูลข้นเหนียว สามารถควบคุมการปลดปล่อยน้ำมันหอมระเหยได้ น้ำมันหอมระเหยที่ห่อหุ้มโดย MD และ GA สัดส่วน 25:75 ได้ปริมาณน้ำมันหอมระเหยอยู่ในแคปซูลแห้ง 16.92 ไมโครลิตร/กรัม น้ำมันหอมระเหย 25 ไมโครลิตรและแคปซูลแห้ง 2 กรัมถูกทดสอบกับมะม่วงระหว่างการเก็บรักษาและมะม่วงที่ผ่านการเพาะเชื้อราก่อโรคเพื่อประเมินประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์ พบว่าค่าความสว่างที่สูงและ pH ต่ำของผลมะม่วงที่เก็บรักษาด้วยน้ำมันหอมระเหยและน้ำมันหอมระเหยที่ผ่านการห่อหุ้มเป็นตัวบงชี้ถึงการช่วยชะลอการสุกก่อนกำหนดเมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม แม้ว่าจะไม่ได้ยับยั้งอาการจากการเข้าทำลายของเชื้อราได้ โดยรวมแล้วการห่อหุ้มน้ำมันหอมระเหยด้วยวิธีแคปซูลข้นเหนียว ไม่ได้ช่วยปรับปรุงฤทธิ์ต้านเชื้อราของน้ำมันหอมระเหยได้ การศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นว่า น้ำมันหอมระเหยกะเพราขาวสามารถดึงดูดแมลงวันทองได้และการห่อหุ้มน้ำมันหอมระเหยกะเพราขาวช่วงรักษาประสิทธิภาพได้จากผลการทดลองในแปลง น้ำมันหอมระเหยโหระพามีความสามารถในการยับยั้งเส้นใยของเชื้อก่อโรคแอนแทรกโนสได้ อย่างไรก็ตาม ไอของน้ำมันหอมระเหยสามารถเป็นสาเหตุของการแสดงอาการไหม้บนผิวและเกิดความอ่อนแอของมะม่วงทำให้เกิดการเข้าทำลายโดยเชื้อราได้ง่าย การใช้น้ำมันหอมระเหยที่ความเข้มข้นที่เหมาะสมยังเป็นสิ่งที่น่าสนใจ ผลการศึกษาครั้งนี้อาจมีส่วนช่วงในการลดการใช้สารเคมีอันตรายในการควบคุมคุณภาพของมะม่วงโดยการใช้สารจากธรรมชาติและผ่านการเพิ่มประสิทธิ์ภาพโดยใช้วิธีการห่อหุ้ม ทั้งยังเพิ่มการใช้ประโยชน์จากพืชสวนอย่างกะเพราและโหระพา อย่างไรก็ตามยังต้องใช้ความพยายามทางการเกษตรเพื่อผลิตวัตถุดิบน้ำมันหอมระเหยคุณภาพสูงเพื่อการใช้งานจริง

คำสำคัญ