พลาสมาเย็นกับเมล็ดข้าว ทำไมเมล็ดดูดน้ำได้เร็วขึ้น

ในห่วงโซ่การผลิตข้าว คุณภาพของเมล็ดพันธุ์ตั้งต้นเป็นตัวกำหนดผลผลิตปลายทาง ปัญหาที่พบซ้ำ ๆ ในอุตสาหกรรมเมล็ดพันธุ์ไทยมีอยู่สี่เรื่อง

สี่ปัญหาที่ผู้ผลิตเมล็ดพันธุ์ข้าวเจอเป็นประจำ

• อัตราการงอกต่ำกว่าเกณฑ์รับรอง ทำให้ล็อตนั้นขายในตลาดพรีเมียมไม่ได้
• การงอกไม่สม่ำเสมอ ต้นกล้าในแปลงมีอายุไม่เท่ากัน จัดการยากทั้งแปลง
• เชื้อราที่ติดมากับเมล็ด เช่น Aspergillus และ Fusarium ซึ่งอาจสร้างสารพิษระหว่างการเก็บรักษา
• เชื้อก่อโรคใบไหม้ที่ติดมากับเมล็ดพันธุ์ และแพร่ต่อในแปลงปลูก

วิธีจัดการแบบเดิมมีสองทางหลัก คือการเคลือบสารเคมีและการอบความร้อน ทั้งสองทางมีข้อจำกัดของตัวเอง การเคลือบสารเคมีทิ้งสารตกค้างที่ต้องสำแดงในเอกสารส่งออก ส่วนการอบความร้อนมีความเสี่ยงต่อความมีชีวิตของเมล็ดถ้าคุมอุณหภูมิไม่ดี

แรงกดดันด้านกฎระเบียบก็เพิ่มขึ้นต่อเนื่อง สหภาพยุโรปถอนการอนุมัติสาร Thiram ตั้งแต่ปี 2018 และห้ามใช้ Mancozeb อย่างเป็นทางการตั้งแต่เดือนมกราคม 2022 หลังหน่วยงาน ECHA จัดประเภทเป็นสารเสี่ยงต่อระบบสืบพันธุ์ ขณะที่ค่าสารตกค้างสูงสุดเริ่มต้นสำหรับสารที่ไม่มีเกณฑ์เฉพาะถูกตั้งไว้ที่ 0.01 มิลลิกรัมต่อกิโลกรัม ภายใต้ Regulation (EC) No 396/2005 และระบบ Positive List ของประเทศญี่ปุ่นก็ใช้เกณฑ์เดียวกันที่ 0.01 ส่วนในล้านส่วน

คำตอบสั้นที่สุดคือ มันเปลี่ยนผิวเมล็ดจากไม่ชอบน้ำ (hydrophobic) ให้เป็นชอบน้ำ (hydrophilic)

เปลือกเมล็ดข้าวตามธรรมชาติมีชั้นผิวที่ค่อนข้างไม่ชอบน้ำ หยดน้ำที่ตกลงบนเมล็ดจึงตั้งเป็นหยดกลม ไม่แผ่ซึมเข้าไป เมื่อเมล็ดสัมผัสพลาสมาเย็น (Cold Plasma) อนุภาคที่มีฤทธิ์ทางเคมีในพลาสมาจะทำปฏิกิริยากับผิวเมล็ดในระดับนาโนเมตร ทำให้มุมสัมผัสของหยดน้ำลดลง น้ำแผ่ราบและซึมเข้าเมล็ดได้เร็วขึ้น

นี่คือเหตุผลที่การดูดซึมน้ำเร็วขึ้น และการดูดซึมน้ำคือขั้นแรกของการงอก เมื่อขั้นแรกเร็วขึ้นและสม่ำเสมอขึ้นทั้งล็อต การงอกที่ตามมาก็สม่ำเสมอขึ้นด้วย

ในเวลาเดียวกัน อนุภาคที่มีฤทธิ์เหล่านี้ยังทำลายโครงสร้างเซลล์ของจุลินทรีย์ที่เกาะอยู่บนผิวเมล็ด จึงได้ผลสองอย่างจากขั้นตอนเดียว คือปรับผิวและลดเชื้อ

จุดที่ต้องเข้าใจให้ตรงกันคือ พลาสมาทำงานที่ผิว ไม่ได้แทรกเข้าไปเปลี่ยนพันธุกรรมของเมล็ด และอนุภาคที่เกิดขึ้นมีอายุสั้น สลายตัวกลับเป็นอากาศตามเดิมหลังทำปฏิกิริยาเสร็จ

งานที่เป็นจุดตั้งต้นของสายงานนี้ในไทยคือ Khamsen และคณะ (2016) ที่ตีพิมพ์ในวารสาร ACS Applied Materials & Interfaces ซึ่งรายงานว่าเมล็ดข้าวที่ผ่านพลาสมาเย็นแบบไฮบริดที่ความดันบรรยากาศ (atmospheric pressure) มีการงอกที่เร่งขึ้นและดูดซึมน้ำได้ดีขึ้น โดยอัตราการงอกสุดท้ายเพิ่มขึ้นจากราวร้อยละ 90 เป็นราวร้อยละ 98

งานต่อยอดจากทีมเดียวกันยืนยันผลในระดับที่ใหญ่ขึ้นและอธิบายกลไกได้ละเอียดขึ้น

ข้อสังเกตที่สำคัญคือ ผลของ Jang และคณะ (2023) ชี้ว่ากลไกไม่ได้จบที่ผิวเมล็ด แต่ส่งผลต่อสรีรวิทยาของต้นกล้าหลังงอกด้วย ซึ่งเป็นประเด็นที่ยังเปิดสำหรับการวิจัยต่อ

หัวปล่อยพลาสมาหลายหัวทำงานพร้อมกันเหนือเมล็ดพันธุ์

ทั้งสองวิธีแก้ปัญหาคนละแบบ และแลกคนละอย่าง ตารางนี้เทียบให้เห็นจุดที่ต้องตัดสินใจ

ประเด็นสุดท้ายในตารางคือสิ่งที่ต้องพูดให้ชัด พลาสมาเย็นไม่ใช่เทคโนโลยีที่ตั้งค่าครั้งเดียวแล้วใช้ได้กับทุกพันธุ์ ทุกความชื้น และทุกล็อต เงื่อนไขที่ให้ผลดีกับพันธุ์หนึ่งอาจไม่ใช่เงื่อนไขที่ดีที่สุดของอีกพันธุ์

บริการกลุ่มนี้เหมาะกับผู้ประกอบการที่มูลค่าเพิ่มจากคุณภาพเมล็ดพันธุ์สูงกว่าต้นทุนของกระบวนการบำบัดอย่างชัดเจน

กลุ่มที่ได้ประโยชน์ชัดที่สุด

• บริษัทเมล็ดพันธุ์ข้าวเชิงพาณิชย์ที่ต้องการสร้างไลน์เมล็ดพันธุ์พรีเมียม
• สหกรณ์การเกษตรและกลุ่มเกษตรกรที่ทำสัญญาผลิตข้าวอินทรีย์เพื่อส่งออก
• โรงสีที่มีเครือข่ายเกษตรพันธสัญญา และต้องการคุมคุณภาพตั้งแต่ต้นน้ำ
• ผู้ผลิตข้าวสิ่งบ่งชี้ทางภูมิศาสตร์ที่ต้องรักษาเอกลักษณ์ของพันธุ์
• หน่วยงานที่ดูแลศูนย์เมล็ดพันธุ์ข้าวและต้องการยกระดับมาตรฐานเมล็ดพันธุ์

ลำดับที่สมเหตุสมผลคือทดสอบเล็กก่อน แล้วค่อยขยาย ไม่ใช่ซื้อเครื่องก่อนแล้วค่อยหาเงื่อนไข

ขั้นแรกคือการวัดค่าตั้งต้นของล็อตจริง ทั้งความชื้นของเมล็ด เปอร์เซ็นต์ความงอกฐาน และปริมาณจุลินทรีย์เริ่มต้น ถ้าไม่มีค่าตั้งต้น ผลหลังบำบัดก็ไม่มีอะไรให้เทียบ

ขั้นที่สองคือการทดสอบประสิทธิภาพเบื้องต้นในขนาดแบตช์เล็ก โดยใช้เมล็ดจากล็อตจริงของผู้ประกอบการเอง ไม่ใช่เมล็ดตัวอย่างจากที่อื่น ผลที่ได้ในขั้นนี้ไม่ใช่คำรับประกันเปอร์เซ็นต์การงอกที่จะเพิ่มขึ้น แต่เป็นข้อมูลสำหรับตัดสินใจว่าจะไปต่อหรือหยุด

ขั้นที่สามคือการออกแบบกระบวนการและเครื่องตามอัตราการไหลจริงของสายการผลิต (production line) พร้อมคู่มือปฏิบัติงานและการฝึกอบรมทีมที่จะเดินระบบ

ขั้นสุดท้ายคือการตรวจสอบประสิทธิภาพโดยผู้ตรวจที่แยกจากผู้พัฒนาเทคโนโลยี ในกรณีของ TIBD การตรวจสอบดำเนินการโดย VISBIO บริษัทในเครือที่ทำหน้าที่เป็นผู้ตรวจสอบอิสระ ครอบคลุมอัตราการงอก ดัชนีความแข็งแรงของเมล็ด ระยะเวลาการงอกเฉลี่ย และการลดจุลินทรีย์ การแยกบทบาทแบบนี้ทำให้ทีมจัดซื้อและทีมตรวจสอบของลูกค้ามีเอกสารที่ใช้ชี้แจงต่อได้

สำหรับการขึ้นทะเบียนและการค้า มาตรฐานที่ผู้ซื้อเมล็ดพันธุ์ในตลาดสากลรับรู้คือแนวปฏิบัติของ International Seed Testing Association (ISTA) ซึ่งกำหนดวิธีทดสอบความงอก ความบริสุทธิ์ และสุขภาพของเมล็ดพันธุ์

เมล็ดข้าวที่ไม่ผ่านพลาสมาน้ำตั้งเป็นหยด ส่วนที่ผ่านแล้วน้ำแผ่ราบ

สี่ข้อที่ควรจำก่อนตัดสินใจ

• พลาสมาเย็นเปลี่ยนผิวเมล็ดข้าวจากไม่ชอบน้ำให้เป็นชอบน้ำ เมล็ดจึงดูดน้ำได้เร็วขึ้นและงอกสม่ำเสมอขึ้น
• งานที่เป็นจุดตั้งต้นของสายงานนี้ในไทยคือ Khamsen และคณะ (2016) ตีพิมพ์ใน ACS Applied Materials & Interfaces
• ต่างจากการเคลือบสารเคมีตรงที่ไม่ได้เติมสารลงบนเมล็ด แต่แลกกับการต้องหาเงื่อนไขที่พอดีกับพันธุ์และล็อตของตัวเอง
• คุ้มเมื่อมูลค่าเพิ่มจากคุณภาพเมล็ดสูงกว่าต้นทุนการบำบัดชัดเจน และต้องทดสอบเล็กก่อน ไม่ใช่ซื้อเครื่องก่อนแล้วค่อยหาเงื่อนไข

พลาสมาเย็นทำให้เมล็ดเสียหายหรือไม่

ในเงื่อนไขที่ออกแบบถูกต้อง เมล็ดจะไม่ได้รับความร้อนและยังคงความมีชีวิตไว้ งานวิจัยที่อ้างถึงข้างต้นรายงานว่าเมล็ดยังงอกได้ตามปกติหลังการบำบัด อย่างไรก็ตาม การให้พลังงานสูงเกินไปหรือนานเกินไปสามารถลดความงอกได้ จึงต้องหาเงื่อนไขที่เหมาะสมด้วยการทดสอบทุกครั้ง ไม่ใช่ใช้ค่าจากเอกสารของพันธุ์อื่น

เมล็ดที่ผ่านพลาสมาแล้วเก็บได้นานเท่าเดิมหรือไม่

การเปลี่ยนสภาพผิวให้ชอบน้ำมากขึ้นหมายความว่าเมล็ดดูดความชื้นจากอากาศได้ง่ายขึ้นด้วย การเก็บรักษาหลังการบำบัดจึงต้องคุมความชื้นและบรรจุภัณฑ์ (packaging) ให้เหมาะสม ระยะเวลาที่เก็บได้จริงต้องกำหนดจากผลการทดสอบของแต่ละระบบ ไม่ใช่ตัวเลขกลาง

ใช้กับข้าวอินทรีย์ได้หรือไม่

พลาสมาเย็นจัดอยู่ในกลุ่มวิธีการบำบัดทางกายภาพ ซึ่งกรอบมาตรฐานเกษตรอินทรีย์ส่วนใหญ่ยอมรับ แต่การยืนยันขั้นสุดท้ายขึ้นอยู่กับหน่วยรับรองที่ดูแลใบรับรองของแต่ละราย จึงควรหารือกับหน่วยรับรองก่อนนำเข้าสู่สายการผลิตจริง

ต้องลงทุนเท่าไร

ตัวเลขการลงทุนขึ้นอยู่กับปริมาณเมล็ดที่ต้องบำบัดต่อชั่วโมง รูปแบบของสายการผลิตที่มีอยู่ และข้อจำกัดของสถานที่ จึงเป็นตัวเลขที่พัฒนาร่วมกันหลังการทดสอบเบื้องต้น ไม่ใช่ราคามาตรฐานที่ประกาศล่วงหน้าได้

Cold Plasma Rice Seed Priming กับ Seed Treatment ต่างกันอย่างไร

ในเอกสารภาษาอังกฤษ คำว่า Seed Priming มักหมายถึงการปรับสภาพเมล็ดให้พร้อมงอก ส่วน Seed Treatment มักหมายถึงการจัดการเชื้อที่ติดมากับเมล็ด พลาสมาเย็นทำทั้งสองอย่างในขั้นตอนเดียว เอกสารจึงใช้ทั้งสองคำสลับกันได้

ถ้ามีล็อตเมล็ดพันธุ์ข้าวที่อยากรู้ว่าพลาสมาเย็นช่วยได้แค่ไหน สิ่งที่เราอยากเห็นก่อนคือตัวเลขตั้งต้นของล็อตจริง ไม่ใช่คำถามว่าเครื่องราคาเท่าไร

TIBD ทำงานร่วมกับนักวิจัยและเจ้าของเทคโนโลยี เพื่อให้งานวิจัยเดินต่อจากห้องปฏิบัติการไปถึงสายการผลิตจริง สิ่งแรกที่เราทำคือประเมินร่วมกันว่าโจทย์ของคุณเหมาะกับเทคโนโลยีนี้จริงหรือไม่ ถ้าประเมินแล้วไม่เหมาะ เราจะบอกตั้งแต่ต้น

ทักไลน์ @tibdglobal หรือกรอกแบบฟอร์มที่ tibdglobal.com/contact แล้วเล่าโจทย์ในกระบวนการของคุณมาได้เลย

อ่านต่อ

• พลาสมาเย็นกับเมล็ดพันธุ์ผัก ลดเชื้อที่ติดมากับเมล็ด โดยไม่ต้องเคลือบสารเคมี
• ยืดอายุผักผลไม้สดด้วยพลาสมาเย็น ลดจุลินทรีย์หลังการเก็บเกี่ยว โดยไม่เพิ่มสารตกค้าง
• พลาสมาเย็นคืออะไร — บทสัมภาษณ์ รศ.ดร.ศิวพล ศรีสนพันธุ์ คำอธิบายแบบไม่ต้องใช้สมการ และคำถามข้อเดียวที่เขาถือมาสิบกว่าปี

← กลับหน้าหลัก Cold Plasma · บริการพลาสมาเย็น · ติดต่อทีมงาน

แหล่งข้อมูล

Khamsen และคณะ (2016) ACS Applied Materials & Interfaces DOI: 10.1021/acsami.6b04555 · Rongsangchaicharean และคณะ (2022) Plasma Chemistry and Plasma Processing และ Journal of Physics D: Applied Physics · Jang และคณะ (2023) Applied Biological Chemistry DOI: 10.1186/s13765-023-00852-9 · Suwannarat และคณะ (2025) Results in Engineering · กรอบกฎระเบียบ: Regulation (EC) No 396/2005, ECHA classification (Mancozeb), Positive List System ของกระทรวงสาธารณสุข แรงงาน และสวัสดิการ ประเทศญี่ปุ่น, International Rules for Seed Testing (ISTA) · งานวิจัยพลาสมาเย็นในประเทศไทยโดย รศ.ดร.ศิวพล ศรีสนพันธุ์ ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

เกี่ยวกับ TIBD

บริษัท ทีไอบีดี จำกัด ทำงานร่วมกับนักวิจัยและเจ้าของเทคโนโลยี เพื่อให้งานวิจัยเดินต่อจากห้องปฏิบัติการไปสู่การใช้งานจริงในภาคอุตสาหกรรม ตั้งแต่การประเมินความเป็นไปได้ การออกแบบการทดสอบ การสร้างต้นแบบ ไปจนถึงการขยายขนาด (scale-up) การผลิต โดยมี VISBIO บริษัทในเครือทำหน้าที่ตรวจสอบประสิทธิภาพอย่างเป็นอิสระ สำนักงานตั้งอยู่ที่สถาบันผลิตผลเกษตรฯ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ บางเขน