ชะลอความเหี่ยวของดอกไม้ โดยแอสไพลินจากธรรมชาติ

ข้อมูลเบื้องต้น

แอสไพรินธรรมชาติ

ผลไม้ ได้แก่ ส้ม ราสพ์เบอร์รี่ แอพริคอต และเชอร์รี่ ซึ่งในผลไม้เหล่านี้จะมีสารแซลลิซิเลทตามธรรมชาติอยู่ ซึ่งสารแซลลิซิเลทเป็นสารที่ถูกนำมาใช้เป็นส่วนผสมหลักในตัวยาแอสไพริน แอสไพริน มีคุณสมบัติ ในการชะลอความเหี่ยวของดอกไม้ โดยมีสาร แซลลิชิเลท และ น้ำตาลที่สกัดจากผลไม้จากธรรมชาติ น้ำตาล มีคุณสมบัติ ช่วยเข้าไปเพิ่มน้ำตาลในดอกไม้ที่สูญเสียน้ำตาล ทำให้ดอกไม้มีความสดอยู่ตลอดเวลา

เนื้อเรื่อง

อิทธิพลภายนอกที่มีผลต่อกระบวนการเหี่ยวของดอกไม้

1.   อุณหภูมิ

                ผลของอุณหภูมิต่อกระบวนการเมตาโบลิสม์ของผลิตผลนั้น      เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้ว และได้กล่าวถึงแล้วในบทต้นๆ อย่างไรก็ตาม ผักบริโภคใบจะเสื่อมสภาพเร็วที่อุณหภูมิสูงและจะเกิดช้าเมื่ออุณหภูมิต่ำ

2.  การควบคุมสภาพบรรยากาศ

                ปริมาณของออกซิเจนที่ต่ำลงและปริมาณของคาร์บอนไดออกไซด์ที่สูงขึ้น สามารถชะลอการเหลืองของผักบริโภคใบได้ โดยลดการสังเคราะห์เอทธิลีนของผักให้น้อยลงและยังลดการทำงานของเอทธิลีนลงด้วยเช่นกัน

3.   แสง

                  แสงจะชะลอการเสื่อมสภาพของผักบริโภคใบได้ แต่ปัจจัยของแสงนี้มีผลกระทบต่อผลิตผลหลังเก็บเกี่ยวไม่มากเพราะผลิตผลส่วนใหญ่ถูกเก็บรักษาในที่มืด แต่แสงอาจจะมีผลกระทบในกรณีที่ผักได้รับการเก็บเกี่ยวแล้วยังได้รับแสงที่มีความเข้มสูงพอ  อาจจะก่อให้เกิด สีเขียวได้เช่น กรณีของกะหล่ำปลีที่เก็บเกี่ยวแล้วในระหว่างการเก็บรักษาได้รับแสง

การเสื่อมสภาพของดอกไม้

โดยทั่วไปแล้วอาการเหี่ยวของดอกไม้จะสัมพันธ์กับการหมดอายุในการปักแจกัน อาการเหี่ยวจะสัมพันธ์โดยตรงกับการขาดน้ำ ในขณะปักแจกันนั้น Water Conductivity ของดอกไม้จะลดลงไปเรื่อยๆ ซึ่งจะทำให้เกิดภาวะการขาดน้ำของดอกไม้ อาการร่วงโรยของดอกไม้แต่ละชนิดจะแตกต่างกันออกไปเช่น กลีบดอกร่วง เหี่ยวทั้งดอกและเปลี่ยนสี เป็นต้น การร่วงโรยของดอกไม้จะเกิดเร็วขึ้นเมื่อมีการถ่ายละอองเกสรเกิดขึ้น เพราะการถ่ายละอองเกสรกระตุ้นให้รังไข่เจริญ และดึงเอาเมโตโบไลท์จากส่วนต่างๆ ของดอกมาใช้ เพื่อพัฒนาให้รังไข่เจริญเติบโตเป็นผลต่อไป

การเปลี่ยนแปลงทางเคมี  ฟิสิกส์ และอวัยวะภายในเซลล์ระหว่างการร่วงโรย

ในระหว่างการขาดน้ำของดอก ดอกไม้จะสังเคราะห์เอทธิลีนออกมาโดยสัมพันธ์กับความรุนแรงของการขาดน้ำนั้นๆ และเอทธิลีนจะส่งผลให้เกิดการร่วงโรยของดอกไม้ขึ้น

การเปลี่ยนแปลงอวัยวะภายในเซลล์ การร่วงโรยของดอกไม้เป็นขั้นตอนดังนี้ คือ เปลี่ยนสภาพของเยื่อหุ้ม (Membrane) โดยเปลี่ยนลักษณะของ microviscosity และไขมันจะเปลี่ยนแปลง จากนั้นจะมีการสังเคราะห์เอทธิลีนเพิ่มขึ้นแล้วจึงเกิดการเสียสภาพของเยื่อหุ้มเซลล์ในการยอมให้สารผ่านเข้าออก ทำให้เกิดการรั่วไหลของประจุต่างๆ  จากนั้นจะเกิดการสูญเสียน้ำหนักเพราะเสียน้ำมาก

                                                    การขาดน้ำจะส่งผลกระทบมาที่เยื่อหุ้มเซลล์เป็นสิ่งแรก แล้วจึงนำไปสู่การตายของเซลล์ ในขั้นตอนแรกของการร่วงโรยของดอกไม้นั้น   ไขมันในเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งเดิมมีสภาพเป็นของเหลว Liquid crystalline จะกลายสภาพเป็น Gel เป็นส่วนใหญ่ Microviscosity ของไขมันในเยื่อหุ้มเซลล์จะเพิ่มขึ้นเป็นสัดส่วนกับปริมาณ Gel ที่เพิ่มขึ้น   จากนั้นไขมันในเยื่อหุ้มเซลล์จะแยกออกจากกันระหว่างของเหลวและ Gel ซึ่งส่งผลให้เยื่อหุ้มเซลล์เสียคุณสมบัติในการควบคุมการเข้าออกของสารต่างๆ กระบวนการดังกล่าวถือว่าเป็นจุดเริ่มต้นของการร่วงโรยของดอกไม้

                                                    การเพิ่มปริมาณของ Gel และ Microviscosity นั้นเกิดมาจากการลดปริมาณ Phospholipid ทำให้ปริมาณของ Sterol เพิ่มขึ้น จากนั้นจะเกิดไขมันที่เป็นกลางมากขึ้นและมีปริมาณไขมันที่อิ่มตัวเพิ่มขึ้นด้วย การเพิ่ม Microviscosity และเกิด Gel นี้จะเกิดขึ้นก่อนการเพิ่มปริมาณของเอทธิลีน การเปลี่ยนแปลงเยื่อหุ้มเซลล์ดังกล่าวนี้เกิดกับส่วนของแวคคิวโอ และเยื่อหุ้มเซลล์เป็นส่วนใหญ่

                                                  การเปลี่ยนแปลงอวัยวะภายในเซลล์นั้นศึกษากันในดอก Morning glory (Ipomoea tricolor) ซึ่งดอกจะบานในตอนเช้า และบานไปจนถึงตอนบ่ายในวันเดียวกัน จากนั้นการร่วงโรยของดอกจะเริ่มขึ้น โดยกลีบดอกจะม้วนเข้า (Inrolling) ดอกจะเหี่ยวและเปลี่ยนสีจากม่วงน้ำเงินเป็นม่วงแดง    จากนั้นกลีบดอกจะร่วงไป

1-2 วันถัดมาการเปลี่ยนแปลงของอวัยวะภายในเซลล์อย่างแรก คือ การเกิด Invagination หรือเกิด Vesicle ขึ้นที่เยื่อหุ้มแวคคิวโอ (Tonoplast)   ใน Vescicle จะมีส่วนประกอบที่อยู่ในไซโตพลาสม์อยู่ด้วย แสดงถึงการเสียความสามารถในการแบ่งส่วนต่างๆ ในเซลล์ การสูญเสียความสามารถในการแบ่งส่วนต่างๆนี้จะเกิดเร็วขึ้นเมื่อมีเอนไซม์จากแวคคิวโอไหลออกมาช่วยย่อยสลาย  ต่อมาโปรตีนและกรดนิวคลีอิคในเซลล์จะถูกสลายไปด้วย และนำไปสู่การตายของเซลล์ ในกลีบดอกของ Morning glory ซึ่งเป็นดอกไม้ที่มีรงควัตถุในแวคคิวโอ และไม่มีพลาสติด  จะเกิดดังที่กล่าวมาแล้ว แต่ในดอกไม้ที่มีรงควัตถุอยู่ในพลาสติด จะมีการร่วงโรยคล้ายคลึงกับการเสื่อมสภาพของใบ โดยพลาสติดจะเกิดการเสื่อมสภาพไปก่อน  โดยมีการ Invagination ของเยื่อหุ้มพลาสติด และปริมาณของไรโบโซมลดลงทั้งในส่วนที่เป็นอิสระ และที่ติดอยู่กับเอนโดพลาสมิค เรติคิวลัม ด้วย

การเปลี่ยนแปลงปริมาณและกิจกรรมของเอนไซม์

ในระหว่างการร่วงโรยของดอกไม้ ปรากฏว่าเอนไซม์เปอร์ออกซิเดส(Peroxidase) เพิ่มปริมาณมากขึ้น โดยการเพิ่มนี้จะสัมพันธ์กับ Free radicles ที่เกิดขึ้น ซึ่ง Free radicles ที่เกิดขึ้นนี้ จะทำปฏิกิริยากับส่วนประกอบของเซลล์กระตุ้นให้มีการสังเคราะห์เอทธิลีนเพิ่มขึ้น การให้สาร Anti-oxidant หรือ สารกำจัด Free radicles เช่น กรดแอสคอบิค(Ascorbic) และ Sodium benzoate    จึงอาจจะยืดอายุการปักแจกันของดอกไม้บางชนิดได้

เอนไซม์ที่มีกิจกรรมเพิ่มขึ้นนอกจากเปอร์ออกซิเดส คือ RNase, DNaseโปรติเอส (Protease) และ ไฮโดรเลส (Hydrolase)

การเปลี่ยนแปลงระดับความเป็นกรดด่าง            

                                                    ในระหว่างการร่วงโรยของดอกไม้นั้น  pH ของสารละลายในเซลล์จะเปลี่ยนแปลงไปเช่น กรณีของดอกกุหลาบ พบว่า pH ในเซลล์เพิ่มขึ้น เมื่อดอกเริ่มเหี่ยวเนื่องจากเกิดการสลายตัวของโปรตีน ทำให้มีปริมาณ Asparagine ซึ่งเป็นกรดอะมิโนที่มักจะพบในดอกไม้ที่มีอายุมากและต่อมาจะมีการสะสมของแอมโมเนียในรูปอิสระในดอกไม้บางชนิด เช่น Morning glory และ Fucshia ระดับของ pH จะลดลงเมื่อดอกเหี่ยว เนื่องจากมีการเพิ่มปริมาณของกรดอินทรีย์ในเซลล์

การลดลงของน้ำหนักสด

                                                    ลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งของดอกที่กำลังร่วงโรย คือ การลดลงของน้ำหนักสดเพราะการสูญเสียน้ำ อาการเหี่ยวและคออ่อน (Bent neck) มักจะพบในดอกไม้หลายชนิด เช่น กุหลาบและเยอบีรา   เนื่องจากการดูดน้ำเป็นไปอย่างผิดปกติ ซึ่งอาจจะเกิดจากเชื้อจุลินทรีย์ไปอุดตันท่อน้ำ  หรือจุลินทรีย์อาจจะปล่อยสารพิษออกมา        นอกจากนั้นการรวมตัวกันของสารที่เกิดจากการสลายตัวของเซลล์ก้านดอกหรือฟองอากาศ ก็เป็นอีกสาเหตุหนึ่งที่ทำให้ดอกไม้ดูดน้ำไม่ได้

                                                    การปรับระดับ pH ของสารเคมีที่แช่ดอกไม้ให้อยู่ในสภาพที่เป็นกรด จะทำให้การดูดน้ำดีขึ้น     การใช้สารเคมีฆ่าแบคทีเรียและผงซักฟอก หรือการลดปริมาณอากาศในน้ำลง จะช่วยลดปัญหาการเหี่ยวของดอกลงได้ แต่อย่างไรก็ตามเมื่อถึงระยะหนึ่งดอกไม้ก็จะเหี่ยวไปเพราะเมื่อดอกร่วงโรยไปถึงระดับหนึ่งแล้ว เยื่อหุ้มแวคคิวโอจะเสื่อมสภาพไปทำให้มีการรั่วไหลของประจุและสารภายในทำให้เกิดการซึมของน้ำออกจากเซลล์และเกิดลักษณะเหี่ยวขึ้น

อัตราการหายใจของดอกไม้ที่ร่วงโรย

                                                    อัตราการหายใจของดอกไม้หลายชนิดหลังการเก็บเกี่ยว จะมีลักษณะการหายใจแบบ Climacteric โดยมีจุดสูงสุด 2 จุด คือ ในครั้งแรกการหายใจจะเพิ่มจนถึงจุดสูงสุดในระยะที่ดอกเริ่มบาน จากนั้น อัตราการหายใจจะลดลงไปเรื่อยๆ ต่อมาจะมีอัตราการหายใจเพิ่มขึ้นอีกครั้งหนึ่งจนถึงจุดสูงสุดและลดลงต่ำจนหยุดไป  การเพิ่มอัตราการหายใจครั้งที่สองนี้ คือ ระยะของการร่วงโรยของดอกไม้จะคล้ายกับการหายใจ แบบ Climacteric ในผลไม้ การเพิ่มอัตราการหายใจในครั้งที่สองนี้อาจจะทำให้เกิดสารเพอรอกไซด์ (Peroxides) และ Free radicles ซึ่งเป็นสารที่สามารถออกซิไดซ์สารอื่นได้ และกระตุ้นให้เกิดการร่วงโรยของดอกไม้ต่อไป

การหมดไปของอาหารสะสมโดยเฉพาะน้ำตาลไม่ใช่สาเหตุเดียวที่ทำให้อัตราการหายใจลดลง เพราะในกรณีของคาร์เนชั่นและกุหลาบ    การลดลงของอัตราการหายใจครั้งสุดท้าย และดอกไม้ทั้งสองชนิดเหี่ยวแล้ว  ทั้งๆ ที่ในกลีบดอกยังมีอาหารสะสมเหลือเป็นปริมาณมาก การหายใจที่ลดลงของดอกไม้ทั้งสองชนิดนี้เกิดจากการสลายตัวของเยื่อหุ้มไมโตคอนเดรีย ทำให้อัตราการหายใจลดลง

ผลของน้ำตาลในการทำให้การร่วงโรยของดอกไม้เกิดช้าลงนั้น  ไม่เพียงเพราะเกี่ยวข้องกับการเป็นอาหารสะสมเท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องกับการที่น้ำตาลทำให้ความสมดุลย์ของน้ำในดอกไม้ดีขึ้นด้วย เพราะว่าน้ำตาลมักจะสะสมอยู่ในเซลล์ของกลีบดอก ทำให้เซลล์เหล่านั้นมี Osmotic potential สูงขึ้น

การเปลี่ยนสีของดอกไม้

เมื่อดอกไม้เริ่มร่วงโรยมักจะมีการเปลี่ยนสีของกลีบดอกเกิดขึ้น เช่น สีซีดลงหรือบางกรณีสีเปลี่ยนไป  กลุ่มรงควัตถุที่ประกอบกันเป็นสีของกลีบดอกไม้มี 2 กลุ่ม    คือ  คาร์โรทีนอยด์ และแอนโธไซยานิน ในดอกไม้ชนิดที่มีคาร์โรทีนอยด์นั้น เมื่อร่วงโรยคาร์โรทีนอยด์จะเปลี่ยนไปอยู่ในรูปที่มีออกซิเจนอยู่ในโมเลกุลมากขึ้นแสดงว่ามีการเกิดกระบวนการออกซิไดซ์ขึ้นในช่วงการร่วงโรย

ส่วนดอกไม้ที่มีแอนโธไซยานินนั้น จะมีการเปลี่ยนแปลงไปตามชนิดของดอกไม้ ระดับของแอนโธไซยานินอาจจะคงที่ในดอกไม้บางชนิดหรือลดปริมาณลงอย่างรวดเร็วหรือหมดไปในดอกไม้ชนิดอื่น   ดอกไม้บางชนิดอาจจะมีการสังเคราะห์แอนโธไซยานินเพิ่มขึ้นในระหว่างการร่วงโรย ทำให้ดอกมีสีเข้มขึ้น

ดอกไม้ชื่อ Ephemeral chicory เมื่อบานในตอนเช้าจะมีสีน้ำเงินสด และเมื่อเวลาผ่านไปสีจะจางลงจนเป็นสีขาวในตอนเย็นของวันเดียวกัน    ทั้งนี้เพราะเอนไซม์ซึ่งทำลายแอนโธไซยานินมีกิจกรรมสูงขึ้นเมื่อดอกไม้มีอายุมากขึ้น   ในทางตรงกันข้าม ดอกของ Hibiscus mutabilis เมื่อดอกบานในตอนเช้าจะมีสีขาวแล้วดอกจะค่อยๆเปลี่ยนสีจนกระทั่งเป็นสีแดงเข้มในตอนเย็นก่อนที่จะเหี่ยวไป  ส่วนดอก Cymbidium จะไม่มีการเหี่ยวเมื่อเกิดการร่วงโรย แต่การเปลี่ยนแปลงที่เห็นได้ชัดเจนของดอกที่ร่วงโรย คือ กลีบดอกจะมีสีแดงเพิ่มมากขึ้น เนื่องจากมีการสังเคราะห์แอนโธไซยานินเพิ่มขึ้น ปัจจัยที่สำคัญที่สุดอีกประการในการเปลี่ยนสีของกลีบดอก คือ pH  ของสารละลายในแวคคิวโอเปลี่ยนไป    การที่แอนโธไซยานินรวมกับสารอื่นเกิดเป็น Complex ก็ทำให้สีเปลี่ยนไปได้เช่นกัน

การเกิดอาการ Bluing ของดอกไม้สีแดง เมื่อดอกเริ่มร่วงโรย ซึ่งเกิดกับดอกไม้หลายชนิด เช่น กุหลาบ  Geranium, Petunia และคาร์เนชั่น เป็นต้น   สาเหตุมักจะเกิดมาจากการเพิ่ม pH เล็กน้อย   ซึ่งในกุหลาบสีแดง pH เพิ่มขึ้นมีสาเหตุมาจากการสลายตัวของโปรตีนและในที่สุดเกิดแอมโมเนียขึ้น การให้น้ำตาลแก่ดอกไม้เหล่านี้จะช่วยชะลอการสลายตัวของโปรตีนให้ช้าลงจึงส่งผลให้การเกิด Bluing ช้าไปด้วย

ดอกไม้อีกหลายชนิด มีการเปลี่ยนสีในทางตรงกันข้าม คือ จาก สีม่วงหรือน้ำเงิน เปลี่ยนเป็นสีแดงเมื่อร่วงโรย เช่น ในดอก Corn flower,  Morning glory และ Fucshia นั้น  พบว่า pH ในแวคคิวโอจะลดลงเนื่องจากมีกรดอินทรีย์เพิ่มขึ้น กรดเหล่านี้ คือ กรดมาลิค กรดตาร์ตาริค และกรดแอสปาร์ติค (Aspartic acid)