ไบโอแคลเซียมจากกระดูกปลาลูกผสมบึกสยาม (Pangasianodon gigas × Pangasianodon hypophthalmus) : การผลิต กิจกรรมการออกฤทธิ์ทางชีวภาพ และการประยุกต์ใช้ในผลิตภัณฑ์บราวนี่กรอบ

Abstract

ไบโอแคลเซียมจากกระดูกปลาเป็นผลิตภัณฑ์แคลเซียมชนิดอินทรีย์ที่มีคุณภาพสูง วัตถุประสงค์ของการวิจัยนี้เพื่อพัฒนากรรมวิธีการผลิตไบโอแคลเซียมจากกระดูกปลาลูกผสมบึกสยาม (Pangasianodon gigas x Pangasianodon hypophthalmus) 4 ขั้นตอน ประกอบด้วย 1) กระบวนการฉีดน้ำแรงดันสูง 2) กระบวนการแช่ในสารละลายด่าง 3) กระบวนการแช่ในตัวทำละลายเอทานอล 4) กระบวนการฟอกสีและบดให้เป็นผงไบโอแคลเซียม จากนั้นนำไปวิเคราะห์ ร้อยละผลผลิต องค์ประกอบทางเคมี ค่าสี ปริมาณแร่ธาตุ ปริมาณไฮดรอกซีโพรลีน รูปแบบของโปรตีน องค์ประกอบของกรดอะมิโน การเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันของไขมัน ปริมาณสารประกอบที่ระเหยได้ โครงสร้างทางผลึก หมู่ฟังก์ชัน และโครงสร้างทางจุลภาคของกระดูกปลาจาก 4 กระบวนการ พบว่า ไบโอแคลเซียมที่ได้มีร้อยละผลผลิตเท่ากับ 14.46 นอกจากนี้ ไบโอแคลเซียมมีปริมาณโปรตีน ไขมัน และความชื้นลดลง แต่กลับมีปริมาณเถ้า และค่าความสว่าง (L*) เพิ่มขึ้น (p≤0.05) ไบโอแคลเซียมยังอุดมไปด้วยแร่ธาตุแคลเซียมและฟอสฟอรัส ซึ่งไม่พบว่ามีการปนเปื้อนโลหะหนัก เช่น ปรอท ตะกั่ว สารหนู อีกทั้งยังพบว่าไบโอแคลเซียมมีปริมาณไฮดรอกซีโพรลีนสูงถึง 30.82 ± 1.83 มิลลิกรัม/กรัมตัวอย่าง เมื่อวิเคราะห์รูปแบบโปรตีนของกระดูกปลาจาก 4 กระบวนการด้วยวิธี Sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) พบแถบโปรตีนหลัก 2 แถบที่มีน้ำหนักโมเลกุลเท่ากับ 133 และ 116 กิโลดาลตัน ไบโอแคลเซียมยังอุดมไปด้วยกรดอะมิโน ไกลซีน โปรลีน อะลานีน กรดกลูตามิก และกรดแอสพาติก อย่างไรก็ตามกระบวนการแช่กระดูกปลาในตัวทำละลายเอทานอลและฟอกสี แล้วบดให้เป็นผงไบโอแคลเซียมทำให้มีค่า Thiobarbituric acid-reactive substances (TBARS) และมีปริมาณสารประกอบที่ระเหยได้ลดลงอย่างมาก (p≤0.05) เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการก่อนหน้า เมื่อศึกษาโครงสร้างทางผลึกของไบโอแคลเซียมด้วยเทคนิคการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ (XRD) และหมู่ฟังก์ชันด้วยเทคนิค Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) พบว่าไบโอแคลเซียมมีรูปแบบผลึกไฮดรอกซีอะพาไทต์ (Ca10(PO4)6(OH)2) และผงไบโอแคลเซียมที่ได้มีลักษณะเป็นก้อนขนาดเล็กขนาด 2-10 ไมโครเมตร กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ ดังนั้นกระบวนการข้างต้นมีความเหมาะสมที่จะทำให้ได้มาซึ่งไบโอแคลเซียมที่มีคุณภาพดี เป็นผงละเอียด มีสีขาวบริสุทธิ์ ปราศจากกลิ่นเหม็นหืน และกลิ่นที่ไม่พึงประสงค์สามารถนำไปพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์อาหารเสริมแคลเซียมได้ การศึกษาเปรียบเทียบคุณลักษณะของผงไบโอแคลเซียม แคลเซียมอนินทรีย์จากกระดูกปลาลูกผสมบึกสยาม และแคลเซียมทางการค้า โดยวิเคราะห์เปรียบเทียบ องค์ประกอบทางเคมี ค่าสี ปริมาณไฮดรอกซี โพรลีน ปริมาณสารประกอบที่ระเหยได้ชนิดต่าง ๆ กิจกรรมการต้านอนุมูลอิสระ การดูดซึมทางชีวภาพของแคลเซียม และโครงสร้างทางสัณฐานวิทยา พบว่าผงไบโอแคลเซียมมีโปรตีน ค่าความสว่าง (L*) ค่าสีเหลือง (b*) ปริมาณไฮดรอกซีโพรลีนสูงกว่าแคลเซียมอนินทรีย์และแคลเซียมทางการค้า (p≤0.05) อย่างไรก็ตามแคลเซียมอนินทรีย์มีปริมาณสารประกอบที่ระเหยได้น้อยกว่าไบโอแคลเซียม นอกจากนี้แคลเซียมอนินทรีย์ยังมีกิจกรรมการต้านออกซิเดชัน DPPH• และ ABTS• สูงกว่าไบโอแคลเซียมและแคลเซียมทางการค้า แต่ไบโอแคลเซียมมีค่าความสามารถในการรีดิวซ์เฟอร์ริก (FRAP) สูงกว่าแคลเซียมทางการค้าและแคลเซียมอนินทรีย์ ส่วนแคลเซียมทางการค้ามีค่าความสามารถในการจับโลหะ (Fe2+) สูงที่สุด เมื่อวิเคราะห์ค่าการดูดซึมทางชีวภาพของแคลเซียมในระบบจำลองการย่อยอาหารในหลอดทดลอง พบว่าไบโอแคลเซียมมีค่าการดูดซึมทางชีวภาพของแคลเซียมสูงกว่าแคลเซียมอนินทรีย์และแคลเซียมทางการค้า (p≤0.05) และเมื่อวิเคราะห์โครงสร้างทางสัณฐานวิทยาพบว่าผงไบโอแคลเซียมที่มีลักษณะเป็นก้อนขนาดเล็กขนาด 5-10 ไมโครเมตร กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ ดังนั้นไบโอแคลเซียมเป็นแคลเซียมอินทรีย์ที่อุดมไปด้วยคอลลาเจนและเปปไทด์ ที่มีกิจกรรมการต้านออกซิเดชัน และค่าการดูดซึมทางชีวภาพของแคลเซียมสูงกว่าแคลเซียมอนินทรีย์ และแคลเซียมทางการค้า จากการพัฒนาสูตรและวิเคราะห์คุณภาพของผลิตภัณฑ์ไบโอแคลเซียมจากกระดูกปลาลูกผสมบึกสยามชนิดบรรจุแคปซูล เพื่อต่อยอดเป็นผลิตภัณฑ์แคลเซียมทางการค้าด้วยการนำไบโอแคลเซียมมาเสริมคอลลาเจนไฮโดรไลเซตและแคลเซียมแอสคอร์เบต ประกอบด้วย สูตรที่ 1 ผงไบโอแคลเซียม (Bio-Ca) สูตรที่ 2 ผงไบโอแคลเซียมผสมคอลลาเจนไฮโดรไลเซต (Bio-Ca + Col) สูตรที่ 3 ผงไบโอแคลเซียมผสมแคลเซียมแอสคอร์เบต (Bio-Ca + Vit C) และสูตรที่ 4 ผงไบโอแคลเซียมผสมคอลลาเจนไฮโดรไลเซตและแคลเซียมแอสคอร์เบต (Bio-Ca + Col + Vit C) โดยนำผงไบโอแคลเซียมทั้ง 4 สูตรมาวิเคราะห์คุณภาพ ได้แก่ ค่าสี ค่าปริมาณร้อยละของความชื้น ค่าวอเตอร์แอคติวิตี้ (aw) ค่าความหนาแน่นรวม ค่าความหนาแน่นจำเพาะ ค่าร้อยละของการละลาย กิจกรรมการต้านอนุมูลอิสระ และการดูดซึมทางชีวภาพของแคลเซียม พบว่า ไบโอแคลเซียมบรรจุแคปซูลสูตรที่ 4 (Bio-Ca + Col + Vit C) มีค่าความสว่าง (L*) สูงที่สุด นอกจากนี้ ไบโอแคลเซียมทุกสูตรมีค่าปริมาณร้อยละของความชื้น และค่าวอเตอร์แอคติวิตี้ไม่แตกต่างกัน (p>0.05) อย่างไรก็ตามไบโอแคลเซียมบรรจุแคปซูลสูตรที่ 3 (Bio-Ca + Vit C) มีค่าความหนาแน่นรวมสูงที่สุด ขณะที่ไบโอแคลเซียมบรรจุแคปซูลสูตรที่ 4 (Bio-Ca + Col + Vit C) มีค่าความหนาแน่นจำเพาะต่ำที่สุด เมื่อพิจารณาถึงค่าการละลายของไบโอแคลเซียมที่ค่าพีเอชต่าง ๆ พบว่าไบโอแคลเซียมทุกสูตรมีค่าการละลายสูงสุดในช่วงพีเอช 1-2 นอกจากนี้ไบโอแคลเซียมบรรจุแคปซูลที่ 3 (Bio-Ca + Vit C) ยังมีค่ากิจกรรมการต้านออกซิเดชัน DPPH• และ ABTS• ค่าความสามารถในการรีดิวซ์เฟอร์ริก (FRAP) และค่าความสามารถในการจับโลหะ (Fe2+) สูงกว่าสูตรอื่น ๆ อีกทั้งไบโอแคลเซียมสูตรที่ 1 (Bio-Ca) และสูตรที่ 3 (Bio-Ca + Vit C) มีค่าการดูดซึมทางชีวภาพของแคลเซียมสูงกว่าไบโอแคลเซียมบรรจุแคปซูลสูตรที่ 2 (Bio-Ca + Col) และ สูตรที่ 4 (Bio-Ca + Col + Vit C) ดังนั้นการเสริมคอลาเจนไฮโดรไลเซตและแคลเซียมแอสคอร์เบตในไบโอแคลเซียมจะส่งผลทำให้ไบโอแคลเซียมที่ได้มีการละลายที่ดีขึ้น มีกิจกรรมการต้านออกซิเดชัน และค่าการดูดซึมทางชีวภาพของแคลเซียมสูงขึ้น การพัฒนาผลิตภัณฑ์ขนมบราวนี่กรอบเสริมไบโอแคลเซียมจากกระดูกปลาลูกผสมบึกสยามโดยเสริมผงไบโอแคลเซียมที่ระดับร้อยละ 0, 10, 20, และ 30 ของน้ำหนักแป้ง และศึกษาลักษณะทางกายภาพ ค่าสี ปริมาณความชื้น ค่าวอเตอร์แอคติวิตี้ (aw) คุณภาพทางด้านเนื้อสัมผัส และการยอมรับทางด้านประสาทสัมผัส ผลการทดลองพบว่าขนมบราวนี่กรอบที่เสริมผงไบโอแคลเซียมในระดับที่สูงขึ้น ทำให้มีรูพรุนขนาดเล็กในผลิตภัณฑ์เพิ่มมากขึ้น เมื่อพิจารณาลักษณะทางกายภาพ พบว่าขนมบราวนี่กรอบที่เสริมผงไบโอแคลเซียมที่ระดับต่าง ๆ มีค่าความสว่าง (L*) สูงขึ้นเมื่อเพิ่มระดับของผงไบโอแคลเซียมในปริมาณที่สูงขึ้น (p≤0.05) ส่วนความชื้นของขนมบราวนี่กรอบทุกสูตรไม่แตกต่างกัน (p>0.05) แต่ค่าวอเตอร์แอคติวิตี้ (aw) ของขนมบราวนี่กรอบเสริมผงไบโอแคลเซียมที่ระดับร้อยละ 20 และ 30 สูงกว่าบราวนี่กรอบสูตรควบคุม (ไม่มีผงไบโอแคลเซียม) และขนมบราวนี่กรอบเสริมไบโอแคลเซียมร้อยละ 10 (p≤0.05) ขนมบราวนี่กรอบเสริมผงไบโอแคลเซียมที่ระดับร้อยละ 10 จะส่งผลต่อคุณภาพทางด้านเนื้อสัมผัสโดยจะทำให้มีความเปราะมากขึ้นเมื่อเทียบกับสูตรควบคุม (p≤0.05) อีกทั้งยังได้รับคะแนนการยอมรับทางด้านประสาทสัมผัสสูงกว่าสูตรอื่น (p≤0.05) ดังนั้นขนมบราวนี่กรอบเสริมไบโอแคลเซียมจึงเป็นผลิตภัณฑ์เพื่อสุขภาพอีกทางเลือกสำหรับผู้บริโภคในการรับประทานอาหารเสริมแคลเซียม