ผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงสภาวะอากาศต่อการเจริญและการสร้างสารไมโคทอกซินจากเชื้อราที่สร้างสารไมโคทอกซินที่พบในเมล็ดข้าว

Abstract

การศึกษาในครั้งนี้เพื่อศึกษาผลของอิทธิพลร่วมระหว่างปัจจัยการเปลี่ยนแปลงสภาวพภูมิอากาศได้แก่ water activity (aw), อุณหภูมิและปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ต่อ (ก) การตอบสนองการเจริญของเชื้อรา Aspergillus flavus ที่สร้างสารอะฟลาทอกซิน และ (ข) การสร้างสารอะฟลาทอกซิน บี1 เชื้อราที่สร้างสารอะฟลาทอกซินที่คัดแยกได้จากเมล็ดข้าวในพื้นที่ภาคตะวันออกของประเทศไทย มีจำนวนทั้งหมด 3 ไอโซเลทได้แก่ A. flavus BUU24, BUU52 และ BUU54 ที่สามารถสร้างสารอะฟลาทอกซิน บี1 ที่ระดับความเข้มข้นที่สามารถตรวจวิเคราะห์ได้โดยมีความเข้มข้นระหว่าง 2.5-480 ไมโครกรัม/กิโลกรัม ในภาพรวมการเจริญของเชื้อราแต่ละไอโซเลทบนอาหารเลี้ยง 3% rice-milled agar มีรูปแบบการเจริญที่คล้ายคลึงกันที่อุณหภูมิ 20-40 °C, 0.85-0.99 aw และปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 350-1200 ppm สภาวะที่เหมาะสมต่อการเจริญของเชื้อราคือที่ 30-35 °C และ 0.98-0.99 aw ภายใต้สภาวะเครียดเนื่องจากน้ำ (0.85 aw) เชื้อราเกือบทุกไอโซเลทไม่สามารถเจริญได้ไม่ว่าที่ระดับอุณหภูมิและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ใด จากการวิเคราะห์ทางสถิติแสดงให้เห็นว่า aw และอุณหภูมิเป็นปัจจัยที่มีผลต่อระยะ lag phase และอัตราการเจริญของเชื้อราภายใต้สภาวะที่ใช้ในการศึกษาอย่างมีนัยสำคัญ (P<0.05) ในขณะที่อิทธิพลร่วมระหว่างปัจจัยที่ศึกษาไม่มีผลต่อการตอบสนองของเชื้อรา (P>0.05) ระยะ lag phase เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเชื้อราเจริญภายใต้สภาวะที่มี ระดับอุณหภูมิและ aw มากหรือน้อยกว่าระดับสภาวะที่เหมาะสม สำหรับผลของอิทธิพลร่วมระหว่างปัจจัยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศต่ออัตราการสร้างสปอร์ของเชื้อราที่คัดแยกได้ พบว่ามีรูปแบบการตอบสนองที่คล้ายคลึงกันที่อุณหภูมิ 30-40 °C, 0.90-0.99 aw และปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 300-1200 ppm โดยอัตราการสร้างสปอร์เพิ่มมากขึ้นอย่างมีนัยสำคัญภายใต้สภาวะการเจริญที่มีปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 300ข ppm ในขณะที่เมื่อเพิ่มปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (1200 ppm) อัตราการสร้างสปอร์ของเชื้อราลดลง จากข้อมูลพื้นผิวการตอบสนองของเชื้อราทั้ง 3 ไอโซเลท พบว่าสภาวะที่เหมาะสมต่อการสร้างสปอร์คือที่ 37-40 °C และปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 300-550 ppm และมีปริมาณน้ำอิสระมาก (>0.97 aw) เชื้อราสามารถสร้างสปอร์ได้มากกว่า 4.0x105 สปอร์/กรัม/วัน จากการวิเคราะห์ทางสถิติแสดงให้เห็นว่าชนิดของไอโซเลท, aw, อุณหภูมิ และปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มีผลต่ออัตราการสร้างสปอร์อย่างมีนัยสำคัญ (P<0.05) ในขณะที่อุณหภูมิไม่มีผลต่ออัตราการสร้างสปอร์ ภายใต้สภาวะความเครียดเนื่องจากน้ำ (0.90-0.94 aw) ไม่ว่าที่ระดับอุณหภูมิและปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ใด พบว่ามีผลยับยั้งการสร้างสปอร์ของเชื้อราเล็กน้อย ส่วนอัตราการสร้างสปอร์เมื่อเชื้อราเจริญภายใต้สภาวะ 0.97-0.99 aw พบว่าอิทธิพลร่วมระหว่างปัจจัย (ปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่เพิ่มมากขึ้น x อุณหภูมิ) มีผลต่อการสร้างสปอร์เพิ่มมากขึ้นในการประเมินผลกระทบของอิทธิพลร่วมระหว่างอุณหภูมิ (20, 30, 40 °C) และ aw (0.99, 0.95, 0.99) ต่ออัตราการเจริญของเชื้อรา A. flavus BUU52 บนอาหารเลี้ยงเชื้อ 3% rice-milled agar โดยการใช้วิธีพื้นผิวตอบสนองสมารถสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อใช้ในการทำนายผลอัตราการเจริญเติบโตของเชื้อราได้ โดยแบบจำลองที่ได้สามารถยอมรับได้เพื่อใช้ในการทำนาย (R2=0.86) โดยแบบจำลองนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการทำนายผลการเจริญของเชื้อราภายใต้สภาวะจริงภายใต้สภาวะที่มีปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้น (1200 ppm) และมีอุณหภูมิสูง (30 °C) รวมทั้งมีปริมาณน้ำอิสระมาก (>0.85 aw) พบว่าเป็นสภาวะที่กระตุ้นให้เชื้อรา A. flavus BUU52 สร้างสารอะฟลาทอกซิน บี1 เพิ่มขึ้น แสดงให้เห็นว่าปัจจัยทางสิ่งแวดล้อมได้แก่อุณหภูมิ aw และปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มีบทบาทสำคัญไม่เพียงแต่ เฉพาะการสร้างสารทุติยภูมิแต่ยังมีผลต่อการเจริญของเชื้อราด้วย การศึกษาในครั้งนี้ได้ข้อมูลที่มีประโยชน์ที่อาจเป็นคำอธิบายเพิ่มเติม เกี่ยวกับผลของอิทธิพลร่วมระหว่างการเจริญและการสร้างสารอะฟลาทอกซินของเชื้อรา นอกจากนี้ยังนำไปสู่งานวิจัยในอนาคตเพื่อเพิ่มความเข้าใจที่มากขึ้น เพื่อลดการปนเปื้อนของเชื้อราในพืชอาหารอื่นที่สามารถเกิดขึ้นได้หลังการเก็บเกี่ยว