การสกัด ลักษณะ และสมบัติการเป็นสารต้านอนุมูลอิสระของไบโอพอลิเมอร์จากสาหร่าย Nostoc commune ที่สกัดด้วยน้ำร้อนและน้ำร้อนร่วมกับคลื่นเสียงความถี่สูง

ผู้แต่ง

  • บุณยกร บุญยะธาน สายวิชาเทคโนโลยีชีวเคมี คณะทรัพยากรชีวภาพและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี กรุงเทพฯ ประเทศไทย
  • ณัฎฐา เลาหกุลจิตต์ สายวิชาเทคโนโลยีชีวเคมี คณะทรัพยากรชีวภาพและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี กรุงเทพฯ ประเทศไทย
  • อภิรดี อุทัยรัตนกิจ สายวิชาเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยว คณะทรัพยากรชีวภาพและเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี กรุงเทพฯ ประเทศไทย
  • ณัติฐพล ไข่แสงศรี สถาบันพัฒนาและฝึกอบรมโรงงานต้นแบบ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี กรุงเทพฯ ประเทศไทย

คำสำคัญ:

การต้านอนุมูลอิสระ, ของไหลแบบซูโดพลาสติก, ไบโอพอลิเมอร์, สาหร่าย Nostoc commune, วิธีการสกัด

บทคัดย่อ

สาหร่าย Nostoc commune Vaucher หรือสาหร่ายเห็ดลาบ เป็นสาหร่ายในกลุ่มไซยาโนแบคทีเรีย หรือสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน ที่อุดมไปด้วยสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ โดยเฉพาะ ไบโอพอลิเมอร์ (พอลิแซ็กคาไรด์และโปรตีน) งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาสภาวะที่ดีที่สุดในการสกัดสารจากสาหร่าย N. commune ด้วยน้ำร้อน และน้ำร้อนร่วมกับการใช้คลื่นเสียงความถี่สูง ในแง่ของสมบัติด้านกายภาพและเคมี น้ำหนักโมเลกุล และพฤติกรรมการไหลของไบโอพอลิเมอร์ที่ได้ ผลการศึกษา พบว่า สภาวะที่ดีที่สุด ทั้งด้านกายภาพและเคมี ในการสกัดไบโอพอลิเมอร์ด้วยน้ำร้อน ได้แก่ สัดส่วนตัวอย่างต่อน้ำ 1:60 (w/v) เป็นเวลา 3 ชั่วโมง ที่อุณหภูมิ 90 องศาเซลเซียส โดยสกัดซ้ำเช่นเดิมทั้งหมด 4 ครั้ง ขณะที่สภาวะที่ดีที่สุดในการสกัดไบโอพอลิเมอร์ด้วยน้ำร้อนร่วมกับการใช้คลื่นเสียงความถี่สูง ได้แก่ สัดส่วนตัวอย่างต่อน้ำ 1:60 (w/v) กำลังไฟฟ้า 400 วัตต์ เป็นเวลา 30 นาที โดยสกัดซ้ำเช่นเดิมทั้งหมด 4 ครั้ง ไบโอพอลิเมอร์ที่ได้จากการสกัดด้วยน้ำร้อนและน้ำร้อนร่วมกับคลื่นเสียงความถี่สูงที่สภาวะที่ดีที่สุดมีน้ำหนักโมเลกุลเท่ากับ 4.49x106 และ 2.32x106 ดาลตัน และมีประสิทธิภาพการต้านอนุมูลอิสระด้วยวิธี ABTS·+ เท่ากับร้อยละ 92.03 และ 95.35 ส่วนประสิทธิภาพการต้านอนุมูลอิสระด้วยวิธี DPPH· เท่ากับร้อยละ 39.13 และ 42 ตามลำดับ ไบโอพอลิเมอร์ที่ได้จากการสกัดทั้ง 2 สภาวะที่ดีที่สุดมีพฤติกรรมการไหลแบบซูโดพลาสติก และสามารถเกิดเจลชนิดอ่อนที่ความเข้มข้น 0.8 % (w/v)

References

Danyuthasin, Y. and Laloknam, S., 2556, “Increasing of Oxygen Contents in Waste Water from Sansab Canal under Laboratory Room using Filamentous Cyanobacteria,” Advanced Science, 13 (2), pp. 24-34. (In Thai)

Phobangwai, J., Umphan, M., Phonthip, R. and Jindapron, R., 2539, “Research about Waste Water using Spirulina sp. [Online], Available, http://library.kmutnb.ac.th/projects/sci/AT/at0011t.html. [1 July 2021] (In Thai)

Kim, S.Y., 2018, “Chemical Composition and Antioxidant Activity of Crude Polysaccharide from Citron (Citrus junos Sieb. Ex Tanaka) Seed,” International Journal of Food Sciences and Nutrition, 23 (4), pp. 335-340.

Narin, C., Sukjai, C. and Aparat, M., 2549, “Sugar Compositions of Polysaccharide of “Hed Lap” Alga (Nostoc commune, Cyanophyta),” BRT Research Reports, pp. 94-104. (In Thai)

Khoa, T.V., Hieu, L.T., Son, L.L., Vu, H.X.A., Kiet, T.T. and Thi, T.T.V., 2019, “Effect of Extraction Temperatures on In Vitro Antioxidant Activities of Polysaccharides from Ophiocordyceps sobolifera,” Hue University Journal of Science, 128 (1), pp. 17-21.

Staats, N., Winder B., D., Stal, L.J. and Mur, L.R., 2014, “Isolation and Characterization of Extracellular Polysaccharides from the Epipelic Diatoms Cylindrothe caclosterium and Navicula salinarum,” European Journal of Phycology, 34, pp. 61-169.

Marinho-Soriano, E., 1999, “Biomass and Agar Yield of Gracilaria bursapastoris in a Mediterranean Lagoon,” Seaweed Research and Utilisation, 21 (12), pp. 1-8.

Senthil Kumar, C., Sivakumar, M. and Ruckmani, K., 2016, “Microwave-Assisted Extraction of Polysaccharides from Cyphomandra betacea and its Biological Activities,” International Journal of Biological Macromolecules, 92, pp. 682-693.

Wang, J., Zhang, J., Zhao, B., Wang, X., Wu, Y. and Yao, J., 2010, “A Comparison Study on Microwave-Assisted Extraction of Potentilla anserine L. Polysaccharides with Conventional Method: Molecule Weight and Antioxidant Activities Evaluation,” Carbohydrate Polymers, 80, pp. 84-93.

Rodriguez, S., Torres, F.G. and Lopez, D., 2017, “Preparation and Characterization of Polysaccharide Films from the Cyanobacteria Nostoc commune,” Polymers from Renewable Resources, 8 (4), pp. 133-150.

Quan, Y., Yang, S., Su, T., Zhang, J. and Wang, Z., 2015, “Optimization for the Extraction of Polysaccharides from Nostoc commune and its Antioxidant and Antibacterial Activities,” Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, 52, pp. 14-21.

Lahaye, A. and Robic, A., 2007, “Structure and Functional Properties of Ulvan, a Polysaccharide from Green Seaweeds,” Biomacromolecules, 8 (6), pp. 1765-1774.

Li, Z.B., Jiang, F.F., Li, Y., Zhang, X. and Tan, T.W., 2013, “Lipid Extraction from Non-Broken and High Water Content Microalgae Chlorella spp. by Three-Phase Partitioning,” Journal of Algal Research, 149, pp. 218-223.

Thomas, E.J., 1965, “The Fine Structure of Centain Members of the Order Nostocales,” Retrospective and Dissertations, pp. 31-32.

Hanaa, E., Daisy, F., Dalia, R., Shady, S. and Mayyada, E.S., 2018, “Towards Optimizing the Conventional and Ultrasonic-Assisted Extraction of Sulfated Polysaccharides from Marine Algae,” Materials Science and Engineering, 464, pp. 7-10.

Zhang, Z., Wang, X., Mo, X. and Qi, H., 2013, “Degradation and the Antioxidant Activity of Polysaccharide from Enteromorpha linza,” Carbohydrate Polymers, 92, pp. 2084-2087.

Association of Analytical Communities, 2000, Official Methods of Analysis of AOAC, International 17th ed., Gaithersburg, Maryland, p. 2200.

Wang, H.B., Wu, S.J. and Liu, D., 2014, “Preparation of Polysaccharides from Cyanobacteria Nostoc commune and Their Antioxidant Activities,” Carbohydrate Polymers, 99, pp. 553-555.

Agrawal, N., Minj, D.K. and Rani, K., 2015, “Estimation of Total Carbohydrate Present in Dry Fruits,” IOSR Journal of Environmental Science, 1 (6), pp. 24-27.

Lowry, O.H., Rosbrough, N.J., Farr, A.L. and Randall, R.J., 1951, “Protein Measurement with the Folin Phenol Reagent,” Journal of Biological Chemistry, 193 (1), pp. 265-275.

Shang, H.M., Zhou, H.Z., Yang, J.Y., Li, R., Song, H. and Wu, H.X., 2018, “In Vitro and In Vivo Antioxidant Activities of Inulin,” PLOS ONE, 23 (2), pp. 1-12.

Hao, Z.Q., Chen, Z.J., Chang, M.C., Meng, J.L., Liu, J.Y. and Feng, C.P., 2018, “Rheological Properties and Gel Characteristics of Polysaccharides from Fruit-Bodies of Sparassis crispa,” International Journal of Food Properties, 21 (1), pp. 2283-2295.

Cao, X., Li, C., Wen, H. and Gu, Z., 2010, “Extraction Technique and Characteristics of Soluble Protein in Germinated Brown Rice,” International Journal of Food Properties, 13 (4), pp. 810-820.

Zheng, S., Zhang, W. and Liu, S., 2020, “Optimization of Ultrasonic-Assisted Extraction of Polysaccharides and Triterpenoids from the Medicinal Mushroom Ganoderma lucidum and Evaluation of Their In Vitro Antioxidant Capacities,” PLOS ONE, 15 (12), pp. 1-16.

Lyu, J.I., Ryu, J., Seo, K.S., Kang, K.Y., Park, S.H., Ha, T.H., Ahn, J.W. and Kang, S.Y., 2022, “Comparative Study on Phenolic Compounds and Antioxidant Activities of Hop (Humuslus lupulus L.) Strobile Extracts,” MDPI, 11 (135), pp. 1-10.

Shang, H., Wang, M., Li, R. Duan, R., Wu, H. and Zhou, H., 2018, “Extraction Condition Optimization and Effects of Drying Methods on Physicochemical Properties and Antioxidant Activities of Polysaccharides from Astragalus cicer L.,” Scientific Reports, 8, p. 3359.

Sakamoto, T., Kumihashi, K., Kunita, S., Masuara, T., Sakamoto, K.I. and Yamaguchi, M., 2011, “The Extracellular-Matrix-Rataining Cyanobacterium Nostoc verrucosum Accumulates Trehalose, but is Sensitive to Desiccation,” FEMS Microbiology Ecology, 77 (2), pp. 385-394.

Connor, J.O., Meaney, S., Williams, G.A. and Hayes, M., 2020, “Extraction of Protein from Four Different Seaweeds using Three Different Physical Pre-Treatment Strategies,” Molecules, 25 (8), pp. 4-11.

Chaiklahan, R., Chirasuwan, N., Triratana, P., Loha, V., Tia, S. and Bunnag, B., 2013, “Polysaccharide Extraction from Spirulina sp. and Its Antioxidant Capacity,” International Journal of Biological Macromolecules, 58, pp. 73-78.

Siriluck, S., Phisit, S., Prodpran, T., Sangguan, Y. and Yutthana, P., 2018, “Antioxidant and Antimicrobial Properties of Polysaccharide from Rice Brans,” Chiang Mai Journal of Science, 45 (3), pp. 1372-1382.

Matsui, K., Nazifi, E., Kunita, S., Wada, N., Matsugo, S. and Sakamoto, T. 2011, “Novel Glycosylated Mycosporine-like Amino Acids with Radical Scavenging Activity from the Cyanobacterium Nostoc commune,” Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 105 (1), pp. 81–89.

Cui, F.J., Qian, L.S., Sun, W.J., Zhang, J.S., Yang, Y., Li, N., Zhuang, H.N. and Wu, D., 2018, “Ultrasound-Assisted Extraction of Polysaccharides from Volvariella volvacea: Process Optimization and Structural Characterization,” Molecules, 23 (7), p. 1706.

Wang, Y., Zhang, X., Ma, X., Zhang, K., Li, S., Wang, X. and Zhu, X., 2018, “Study on the Kinetic Model, Thermodynamic and Physicochemical Properties of Glycyrrhiza Polysaccharide by Ultrasonic-Assisted Extraction,” Ultrasonics Sonochemistry, pp. 249-257.

Dey, S. and Rathod, V.K., 2013, “Ultrasound Assisted Extraction of ß-Carotene from Spirulina platensis,” Ultrasonics Sonochemistry, 20 (1), pp. 271-276.

Iida, Y., Tuziuti, T., Yasui, K., Towata, A. and Kozuka, T., 2008, “Control of Viscosity in Starch and Polysaccharide Solutions with Ultrasound After Gelatinization,” Innovative Food Science and Emerging Technologies, 9 (2), pp. 140-146.

Bernaerts, T.M.M., Gheysen, L., Foubert, I., Hendrickx, M.E. and Van Loey, A.M., 2019, “Evaluating Microalgal Cell Disruption Upon Ultra High Pressure Homogenization,” Algal Research, 42, p. 101616.

Moreno, J., Vargas, M.A. and Madiedo, J.M., 2000, “Chemical and Rheological Properties of Extracellular Polysaccharide Produced by the Cyanobacterium Anabaena sp. ATCC 33047,” Biotechnology and Bioengineering, 67, pp. 283-290.

Guo, X., Shang, X., Zhou, X., Zhao, B. and Zhang, J., 2017, “Ultrasound-Assisted Extraction of Polysaccharides from Rhodendron naganniphun: Antioxidant Activity and Rheological Properties,” Ultrasonics Sonochemistry, 38, pp. 246-255.

Brito, A.C.F., Sierakowski, M.R., Reicher, F., Feitosa, J.P.A. and Paula, R.C.M., 2005, “Dynamic Rheological Study of Sterculia stirata and Karaya Polysaccharides in Aqueous Solution,” Food Hydrocolloids, 19, pp. 861-867.

Aloglu, H.S. and Oner, Z., 2011, “Determination of Antioxidant Activity of Bioactive Peptide Fractions Obtained from Yogurt,” Journal of Dairy Science, 94, pp. 5305-5314.

Phowichit, S., Ratanachamnong, P. and Matsathit, U., 2019, “Antioxidant Activity, Phenolic and Flavonoid Constituents of Crude Extracts from Piper ribesioids and Zanthoxylum limonella Traditional Herbal Medicine in Northern Thailand,” Research Journal Rajamangala University of Technology Thanyaburi, 18 (1), pp. 2651-2289. (In Thai)

Downloads

เผยแพร่แล้ว

2022-06-30

How to Cite

บุญยะธาน บ., เลาหกุลจิตต์ ณ., อุทัยรัตนกิจ อ., & ไข่แสงศรี ณ. (2022). การสกัด ลักษณะ และสมบัติการเป็นสารต้านอนุมูลอิสระของไบโอพอลิเมอร์จากสาหร่าย Nostoc commune ที่สกัดด้วยน้ำร้อนและน้ำร้อนร่วมกับคลื่นเสียงความถี่สูง. Science and Engineering Connect, 45(2), 171–192. สืบค้น จาก https://ph04.tci-thaijo.org/index.php/SEC/article/view/10279

ฉบับ

ปีที่ 45 ฉบับที่ 2 (2022): เมษายน - มิถุนายน 2566

บท

บทความวิจัย

License

Copyright (c) 2022 มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

เนื้อหาของบทความที่ตีพิมพ์ในวารสาร Science and Engineering Connect ในทุกรูปแบบ รวมถึงข้อความ สมการ สูตร ตาราง ภาพ ตลอดจนภาพประกอบในรูปแบบอื่นใด เป็นลิขสิทธิ์ของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี  การนำเนื้อหา ไม่ว่าจะในรูปแบบใด ของบทความไปใช้ประโยชน์ในเชิงพาณิชย์ ต้องได้รับอนุญาตจากบรรณาธิการวารสารอย่างเป็นลายลักษณ์อักษรก่อนเท่านั้น