การสุกของผลไม้.

งานนำเสนอเรื่อง: "การสุกของผลไม้."— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 การสุกของผลไม้

2 ขณะที่ผลไม้เจริญเติบโตมีขนาดผลใหญ่ขึ้นนั้น สามารถแบ่งระยะการเจริญเติบโตได้เป็น 4 ระยะ คือ ระยะการเจริญเติบโต ระยะการแก่ ระยะการสุก และระยะเสื่อมสภาพ ในแต่ละช่วงของระยะการเจริญเติบโตจะมีการเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยา ทางกายภาพและทางเคมีเกิดขึ้นซึ่งการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ และทางเคมีรวมกันเรียกว่า "Physico-chemical changes" ซึ่งจะแตกต่างกันขึ้นอยู่กับชนิดของผลไม้ การสุกของผลไม้เป็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงทั้งทางสรีรวิทยาทางกายภาพ และทางเคมีเป็นกระบวนการที่มีปฏิกิริยาทางเคมีต่างๆ เกิดขึ้นมากมายภายในเซลล์ของเนื้อผลไม้ ก. การเปลี่ยนแปลงทางเคมี

3 1. มีการเปลี่ยนสีของผลไม้
การเปลี่ยนสีของผลไม้เป็นการเปลี่ยนแปลงของผลไม้ที่เกิดขึ้นในระหว่างการสุกที่เห็นได้อย่างชัดเจน ในผลไม้ส่วนใหญ่การเปลี่ยนสีจะเริ่มจากการสลายตัวของคลอโรฟิลล์ ทำให้สีเขียวหายไป ต่อจากนั้นจะเกิดสีเหลือง ส้ม แดง น้ำเงิน หรือสีอื่นๆ ขึ้น เนื้อผลไม้ก็เกิดการเปลี่ยนแปลงของสีเช่นกัน เช่นในกรณีของมะเขือเทศเป็นต้น ผลไม้นั้นจัดเป็นใบที่ดัดแปลงไปและมักมีคลอโรฟิลล์ปรากฏอยู่ในระยะที่กำลังเจริญเติบโต ผลไม้ที่ยังอ่อนอยู่ส่วนใหญ่จึงมีสีเขียวของคลอโรฟิลล์ ซึ่งจะหายไปในช่วงระยะแรกของการสุก ในผลกล้วยและสาลี่พบว่าการหายไปของคลอโรฟิลล์จะเกิดขึ้นพร้อมๆ กับการสลายตัวของคลอโรพลาสต์ ส่วนในผลมะเขือเทศ และส้ม คลอโรพลาสต์จะเปลี่ยนไปเป็นโครโมพลาสต์ ซึ่งมีรงควัตถุแคโรทีนอยด์

4 การสลายตัวของคลอโรฟิลล์ไม่สัมพันธ์กับการเพิ่มขึ้นของผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการสลายตัว เอนไซม์คลอโรฟิลเลส (chlorophyllase) เป็นเอนไซม์ที่สลายคลอโรฟิลล์โดยแยกเอาส่วนที่เป็นไฟตอล (Phytol) ออกจากโมเลกุลของคลอโรฟิลล์นั้นคาดกันว่ามีความสำคัญต่อการสลายตัวของคลอโรฟิลล์ ในการที่เอทธิลีนกระตุ้นให้เกิดการทำลายคลอโรฟิลล์ในผลส้มนั้น พบว่ามีเอนไซม์ชนิดหนึ่งเพิ่มกิจกรรมมากขึ้น เอนไซม์นี้เป็นเอนไซม์ออกซิเดส(Oxidase) การให้ฮอร์โมนจิบเบอเรลลินแก่ผลไม้จะส่งผลให้การหายไปของสีเขียวเกิดช้าลง ในพืชตระกูลส้ม ไซโตไคนิน และออกซินจะลดอัตราการสลายตัวของคลอโรฟิลล์ได้ ในทางตรงกันข้ามเอทธิลีนจะเร่งการสลายตัวของคลอโรฟิลล์ให้เกิดเร็วขึ้น

5

6 การหายไปของสีเขียว (Degreening) ตามปกติจะเกิดร่วมไปกับการเกิดรงควัตถุชนิดอื่นๆ เช่น แคโรทีนอยด์และแอนโธไซยานิน ในเนื้อเยื่อสีเขียวทั่วไปมักจะมีแคโรทีนอยด์ปะปนอยู่ แต่สีของคาร์โรทีนอยด์จะถูกสีเขียวของคลอโรฟิลล์บังไว้ เมื่อคลอโรฟิลล์สลายตัวไป สีของแคโรทีนอยด์จึงแสดงออกมาได้ ซึ่งกรณีนี้เกิดขึ้นเมื่อกล้วยและสาลี่สุก ในผลไม้บางชนิดเช่น ท้อ มะเขือเทศ พริกหวานสีแดง และส้มจะเกิดรงควัตถุแคโรทีนอยด์ใหม่ขึ้นมา ซึ่งประกอบด้วยแคโรทีนและแซนโธฟิลล์ซึ่งเป็นรงควัตถุที่อยู่ในโครโมพลาสต์

7 สภาพแวดล้อมจะมีผลกระทบต่อการสังเคราะห์แคโรทีนอยด์มาก ตัวอย่างที่เห็นได้ชัดเจน คือ การสังเคราะห์ไลโคพีนในมะเขือเทศสุก ซึ่งจะหยุดชะงักหากได้รับแสง far red แต่ถูกกระตุ้นให้เกิดโดยแสงสีแดง อุณหภูมิที่สูงหรือต่ำเกินไปจะทำให้มะเขือเทศสุกแล้วมีสีไม่แดง อุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการสังเคราะห์ไลโคพีน คือ 25 เซลเซียส ส่วนแอนโธไซยานินนั้นเป็นรงควัตถุในกลุ่มสารประกอบฟีนอล ซึ่งให้สีแดงและน้ำเงิน แอนโธไซยานินละลายน้ำและอยู่ในแวคคิวโอ อาจจะอยู่โดยรวมกับน้ำตาลหรือเป็นอิสระก็ได้ สีของแอนโธไซยานินจะผันแปรไปตาม pH ของสารละลายและเมื่อรวมกับโลหะหรือรงควัตถุร่วม (Co-pigment) การเกิดสีของผลแอปเปิลถูกควบคุมโดยแสงและไฟโตโครม (Phytochrome) เอทธิลีน และสารประกอบที่ให้เอทธิลีนสามารถกระตุ้นให้เนื้อเยื่อสร้างแอนโธไซยานินได้

8

9

10

11

12

13

14

15 2. การเปลี่ยนคุณภาพของรสชาติ
การสุกทำให้เกิดรสหวานขึ้นในผลไม้และโดยทั่วไปปริมาณกรดจะลดลง ความหวานเกิดจากการเกิดน้ำตาลที่มีโมเลกุลเล็ก ซึ่งปลดปล่อยออกมาจากการสลายตัวของแป้ง และคาร์โบไฮเดรทรูปอื่นๆ น้ำตาลที่ปลดปล่อยออกมานี้ยังเกิดการเปลี่ยนแปลงกลับไปกลับมาได้ (Interconversion) การปลดปล่อยน้ำตาลนั้นจะเห็นได้ชัดเจนในกรณีของกล้วยเพราะกล้วยดิบนั้นมีองค์ประกอบที่เป็นแป้งอยู่ถึง เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก เมื่อเกิดการสุกแป้งจะเปลี่ยนไปเป็นน้ำตาลเกือบหมด และเกิดน้ำตาลขึ้นถึง 20 เปอร์เซ็นต์ของน้ำหนัก ทำให้กล้วยมีรสหวาน นอกจากนั้นการไฮโดรไลซ์แป้งอย่างมากยังเกิดในกรณีที่ผลแอปเปิลสุก โดยเกิดร่วมไปกับการหายใจแบบ climacteric

16 ผลไม้ที่มีคาร์โบไฮเดรทต่ำการสะสมน้ำตาลจะเกิดจากการดึงอาหารมาจากต้น เช่น องุ่นซึ่งอาจจะสะสมน้ำตาลได้สูงถึง 25 เปอร์เซ็นต์ของน้ำหนัก แต่ถ้าหากเก็บเกี่ยวองุ่นก่อนแก่จัดองุ่นอาจจะไม่หวานเพราะไม่ได้รับน้ำตาลจากต้น รสเปรี้ยวของผลไม้เกิดจากกรดอินทรีย์ซึ่งอยู่ในแวคคิวโอของเซลล์ ซึ่งกรดที่พบมากในผักและผลไม้คือ กรดซิตริค และกรดมาลิค ในองุ่นจะมีกรดตาร์ตาริคอยู่มาก การสะสมกรดในผลไม้นั้นคาดว่าเกิดจากกรดที่เกิดขึ้นในกระบวนการหายใจใน Tricarboxylic acid cycle หรือเกิดจากการจับคาร์บอนไดออกไซด์ในที่มืด หรือการ deamination ของกรดอะมิโน นอกจากนั้นยังอาจจะเกิดจากการเคลื่อนย้ายกรดจากส่วนอื่นๆ ของพืช

17 รสฝาดของผลไม้มักเป็นรสชาติที่ปรากฏอยู่ในผลไม้ดิบหลายชนิด เช่น ผลพลับบางพันธุ์ ผลกล้วยและแอปเปิลดิบเป็นต้น การฝาดของผลไม้นั้นมีสาเหตุมาจากแทนนิน (Tannin) ซึ่งมักจะรวมอยู่กับโปรตีนและเอนไซม์บางชนิด ผลไม้ซึ่งมีสารประกอบฟีนอลสูงเช่น Perry pear และองุ่นสีแดงมีรสชาติที่มักจะฝาด รสฝาดจะหายไปเมื่อผลไม้สุกนั้นเกิดการ condensation ของแทนนินซึ่งเป็นกระบวนการที่ทำให้แทนนินมีความสามารถในการละลายน้ำได้น้อยลง และทำปฏิกิริยากับสารอื่นไม่ได้ ความฝาดของผลพลับจะหายไปเมื่อให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในปริมาณที่สูง หรืออาจจะให้ไอของเอทธานอล หรือ อะซิทัลดีไฮด์ (acetaldehyde) ก็ได้

18 กลิ่นของผลไม้ (Aroma) เป็นอีกปัจจัยหนึ่งซึ่งเกี่ยวข้องกับคุณภาพทางด้านรสชาติของผลไม้ กลิ่นของผลไม้เป็นส่วนประกอบของสารประกอบหลายชนิด ดังได้กล่าวมาแล้วในบทที่ 2 กลิ่นของผลิตผลจะค่อนข้างจำเพาะเจาะจงลงไปในแต่ละชนิดหรือแต่ละพันธุ์ ในบางกรณีกลิ่นของผลไม้นั้นอาจจะเกิดจากสารเพียงสารเดียว

19

20

21

22

23

24 3. การเปลี่ยนแปลงส่วนประกอบของผนังเซลล์
เมื่อผลไม้สุกจะมีลักษณะเนื้ออ่อนนิ่มลง เนื่องจากมีการ เปลี่ยนแปลงของสารประกอบเพคติน เพคตินเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของผนังเซลล์โดยอยู่ในส่วนที่เรียกว่ามิดเดิ้ลลาเมลล่า (middle lamella)ทำหน้าที่เชื่อมเซลล์ให้ ติดกันสารประกอบเพคตินที่อยู่ในผนังเซลล์ของ ผลไม้ดิบจะอยู่ในรูปของโปรโตเพคติน(Protopectin) ซึ่งละลายน้ำไม่ได้ (insoluble pectin) เมื่อผลไม้สุกโปรโตเพคตินจะถูกสลายตัวกลายเป็น เพคตินและกรดเพคติค ซึ่งละลายได้ในน้ำ (soluble pectin) โดยอาศัยกระบวนการ depolymerization และ desterification มีเอนไซม์ polygalacturonase และ pectinesterase ช่วยในการเร่งปฏิกิริยาการสลายโพลีเมอร์ของโปรโตเพคตินและไฮโดรไลซ์เอาหมู่เมธิลออกจากโมเลกุลของเพคตินได้เป็นกรดเพคติค

25 โครงสร้างของผนังเซลล์ของพืช ซึ่งประกอบด้วยเซลลูโลส (Cellulose) อยู่ร่วมกับเฮมิเซลลูโลส(Hemicellulose)ทั้งสองส่วนนี้จัดเป็นโครงสร้างหลักของผนังเซลล์เฮมิเซลลูโลสประกอบด้วยไซโลกลูแคนส์ (Xyloglucans) ซึ่งจะต่อกับเซลลูโลสโดยแขนไฮโดรเจน เพคตินนั้นประกอบด้วย Rhamnogalacturonans ซึ่งเชื่อมอยู่กับ Cellulose-hemicellulose complex โดย Neutral Homogalacturonans อะราบิแนนส์ (Arabinans) และ กาแลคแตน (Galactan) ส่วนประกอบของผนังเซลล์ปฐมภูมิจะมีโปรตีนอยู่ประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์ เรียกว่า Extensin ซึ่งเป็นโปรตีนที่ประกอบด้วยHydroxyproline ซึ่งจะทำหน้าที่เชื่อมเพคตินเข้าด้วยกัน

26

27

28

29

30

31

32

33 กลุ่มคาร์บอกซิลในกรด uronic ซึ่งเป็นส่วนประกอบของเพคติน อาจจะเกิดการจับกับแคลเซียม ซึ่งจะทำให้ผนังเซลล์เกิดความแข็งแรงมากขึ้น นอกจากมีการเปลี่ยนแปลงของสารประกอบเพคตินแล้วยังมีการเปลี่ยนแปลงของเซลลูโลส และเฮมิเซลลูโลสด้วย ตามปกติเซลลูโลสจะสลายตัวได้ยากโดยเฉพาะในผลไม้ เพราะผลไม้มักจะขาดเอนไซม์ที่ไฮโดรไลซ์เซลลูโลสได้ การสลายตัวของเซลลูโลส มีความสัมพันธ์กับการอ่อนตัวลงของผลไม้ระหว่างการสุก

34 ส่วนประกอบของผนังเซลล์ซึ่งปลดปล่อยออกมาและสามารถละลายน้ำได้ส่วนใหญ่ เกิดจาก กิจกรรมของเอนไซม์ PGซึ่งมักจะพบเสมอว่าจะเข้าสลายเพคตินซึ่งมีกรดกาแลคตูโรนิค (Galacturonic acid) อยู่มาก และการสลายนั้นจะมีความสัมพันธ์โดยตรงกับการนิ่มของผลไม้ ตัวอย่างเช่น ผลท้อพันธุ์ผลนิ่ม ซึ่งมีทั้ง Endo-PG และ Exo-PG ส่วนในผลท้อพันธุ์ที่ผลสุกแล้วยังแข็งจะมีเฉพาะเอนไซม์ Exo-PG การทำงานของ Exo-PG นั้น จะเข้าสลายเพคตินในส่วนของปลายของลูกโซ่ของเพคติน ซึ่งจะไม่ทำให้เพคตินสลายตัวได้หมด ผลจึงยังแข็งอยู่ ในขณะที่ Endo-PG จะเข้าสลายเพคตินตรงกลางของลูกโซ่ได้ จึงทำให้เพคตินสลายตัวอยู่ในรูปที่ละลายน้ำได้การนิ่มลงของมะเขือเทศและผลไม้ชนิดอื่นก็มีความสัมพันธ์โดยตรงกับกิจกรรมของ PG

35 มะเขือเทศกลายพันธุ์พันธุ์ rin (ripening inhibitor) นั้นเป็นมะเขือเทศที่ไม่สุกหรือสุกเพียงแต่มีการเปลี่ยนเป็นสีเหลือง โดยเนื้อจะยังแข็งอยู่นั้น พบว่าเกือบไม่มีการสังเคราะห์เอนไซม์ PG เลย การอ่อนตัวลงเล็กน้อยของมะเขือเทศ rin อาจจะเกิดจากเอนไซม์ เซลลูเลส มะเขือเทศพันธุ์ Nr (Never ripe) เป็นพันธุ์มะเขือเทศที่กลายพันธุ์ แต่มีการนิ่มของเนื้อมากกว่าพันธุ์ rin พบว่ามีปริมาณ PG มากกว่าในพันธุ์ rin มะเขือเทศพันธุ์ Alc หรือ Alcobaca land race ผลมีคุณภาพในการเก็บรักษาได้นานเพราะสุกช้า พบว่า มีกระบวนการสุกแบบ climacteric แต่เกิดช้ามาก และมีปริมาณ PG ต่ำกว่ามะเขือเทศปกติ เอนไซม์ PG ในมะเขือเทศมีหลาย isozymes แต่ยังไม่ทราบเด่นชัดว่าแต่ละ isozymes มีความสัมพันธ์กันอย่างไร PG I เป็น isozyme ที่มี น้ำหนักโมเลกุล 100,000 และจะเกิดก่อน PG II ซึ่งมี นน.โมเลกุล 42,000

36 PG นั้น จัดเป็นเอนไซม์ซึ่งเข้าสลาย Pectic substances ส่วน Pectinic substances นั้นจะถูกเอนไซม์ Pectin methylesterase หรือ PME เข้าทำลายโดยดึงเอากลุ่มเมทธิลออกจากโมเลกุล เมื่อเกิด PG ขึ้นการสลายตัวของผนังเซลล์จะเกิดเร็วขึ้น การสลายตัวของผนังเซลล์อาจจะเกิดร่วมไปกับการปลดปล่อยเอนไซม์และโปรตีน บทบาทของการปลดปล่อยเอนไซม์จากผนังเซลล์ ยังต้องศึกษาต่อไปเพราะเป็นผลงานที่เพิ่งเริ่มต้นศึกษา การนิ่มของผลไม้ยังอาจจะเกิดจากผนังเซลล์หยุดกระบวนการสังเคราะห์ เรื่องเหล่านี้ยังคงต้องการศึกษาต่อไปเพื่อข้อมูลมากขึ้น

37

38

39 มีการสังเคราะห์กรดไรโบนิวคลีอิค (RNA)
โดยเฉพาะในช่วงเริ่มต้นของ climacteric peak เช่น มีการเพิ่มขึ้นของอัตราการ incorporate สารเริ่มต้นของการ สังเคราะห์ RNA ขณะที่เริ่ม climacteric peak ในผลแอปเปิล สาลี่ และมะเขือเทศ เป็นต้น

40 มีการสังเคราะห์โปรตีนขึ้นมาใหม่
ซึ่งโปรตีนส่วนใหญ่ ทำหน้าที่เป็นเอนไซม์เร่งปฏิกิริยาทางเคมีที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสารต่างๆ ในกระบวนการสุก มีการเปลี่ยนแปลงของเอนไซม์ การเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นทั้งชนิดปริมาณและความสามารถในการทำงานของเอนไซม์ และไอโซเอนไซม์ เช่น เอนไซม์ แอลฟาและบีต้า-อะมัยเลส (a ,b-Amylase) เอนไซม์ ฟอสฟอริเลส ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสลายตัวของแป้งให้เป็นน้ำตาล มีการเปลี่ยนแปลงชนิดและปริมาณของกรดอะมิโน เช่น ขณะผลมะเขือเทศสุกจะมีกรด กลูตามิคเพิ่มขึ้น

41 ผลไม้บางชนิดมีปริมาณไขมันเพิ่มขึ้น
เช่น อะโวคาโด และผลไม้บางชนิดจะมีนวลหรือขี้ผึ้งเกิดขึ้นที่ผิวนอกของเปลือกด้วย เช่น มะม่วง มีการเปลี่ยนแปลงของ tissue permeability คือ การยอมหรือไม่ยอมให้สารใดผ่านเข้าออกที่ผนังเซลล์ของผลไม้เปลี่ยนไป เนื่องจากส่วนประกอบของผนังเซลล์เปลี่ยนไป ผลไม้พวก climacteric ขณะสุกจะมีอัตราการหายใจเพิ่มสูงขึ้น ขณะผลไม้สุกจะมีก๊าซเอทธิลีนปล่อยออกมา ผลไม้แต่ละชนิดจะมีอัตราการปล่อยก๊าซเอทธิลีนแตกต่างกันเพราะภายในเนื้อผลไม้แต่ละชนิดมีความเข้มข้นของเอทธิลีนแตกต่างกัน ผลไม้จำพวก climacteric จะมีความเข้มข้นของเอทธิลีนภายในผลมากกว่าพวก non - climacteric

42 มีวิตามินบางชนิดเปลี่ยนไป
เช่นผลไม้บางชนิดขณะสุกจะมีวิตามินซีเพิ่มขึ้น แต่ผลไม้บางชนิดขณะสุกอาจมีวิตามินซีลดลง

43

44

45

46

47 การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ
เป็นการเปลี่ยนแปลงขนาด น้ำหนัก และความแน่นเนื้อ (firmness) ซึ่งจะผันแปรไปตามชนิดของผลไม้และระยะการสุก การเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยา เป็นผลของกระบวนการเมตาโบลิสม์ภายในเซลล์ ผลไม้ในระยะการเจริญเติบโต เมตาโบลิสม์ภายในเซลล์จะเป็นการสังเคราะห์มากกว่าการสลาย เซลล์ของผลไม้จำเป็นต้องใช้พลังงานสูง ทำให้มีอัตราการหายใจสูง เมื่ออัตราการเจริญเติบโตช้าลง อัตราการหายใจของผลไม้จะค่อยๆ ลดลงด้วย

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58 ปัจจัยที่มีผลต่อการสุกของผลไม้
1. ออกซิเจน การลดปริมาณของออกซิเจนในอากาศลง มีผลทำให้การสุกของผลไม้ช้าลง เพราะอัตราการหายใจและเมตาโบลิสม์ภายในเซลล์เกิดช้าลง ชะลออัตราการสลายตัวของคลอโรฟิลล์ให้ช้าลง 2. คาร์บอนไดออกไซด์ การเพิ่มปริมาณของคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศให้สูงขึ้น มีผลทำให้อัตราการหายใจช้าลง ยับยั้งการสังเคราะห์เอทธิลีนและการทำงานของเอทธิลีน

59 3. เอทธิลีน เอทธิลีนเป็นฮอร์โมนพืชชนิดหนึ่ง มีความสำคัญมากต่อสรีรวิทยาหลังการเก็บเกี่ยวพืชสวน โดยเฉพาะเป็นสารที่เกี่ยวข้องในกระบวนการสุกของผลไม้ จึงเรียกเอทธิลีนว่า ripening gas เอทธิลีนยังทำให้เกิดความผิดปกติแก่ใบผักและดอกไม้ด้วย เอทธิลีนช่วยเลื่อนจุดเริ่มต้นของการสุกหรือเลื่อน climacteric peak ให้เกิดเร็วขึ้น แต่เอทธิลีนไม่มีผลต่ออัตราเร็วของกระบวนการสุก ตัวอย่างเช่น กล้วยดิบที่แก่จัดเมื่อตัดมาจากต้นปล่อยทิ้งไว้ให้สุกจะใช้เวลา 8 วัน จึงเริ่มสุก และใช้เวลาประมาณ วัน จึงจะสุกเหมาะแก่การบริโภคได้ ถ้านำกล้วยดิบนี้มาบ่มให้สุกเร็วขึ้นด้วยเอทธิลีน กล้วยจะเริ่มสุกในวันที่ 4 ซึ่งจะสุกเร็วกว่าปกติ 4 วัน แต่อัตราการสุกของกล้วยยังคงเป็น 3 วัน เท่าเดิม

60

61 4. อุณหภูมิ ผลไม้จะสุกช้าลงเมื่ออยู่ในสภาวะที่มีอุณหภูมิต่ำ อย่างไรก็ดีผลของอุณหภูมิต่อการสุกของผลไม้ผันแปรขึ้นอยู่กับชนิดของ ผลไม้มะเขือเทศถ้าอุณหภูมิสูงกว่า 30 องศาเซลเซียส การสังเคราะห์ไลโคพีน (รงควัตถุสีแดง) ของมะเขือเทศจะถูกยับยั้ง

62