การวิเคราะห์สารเมตาบอไลต์ชนิดระเหยยากในผลิตภัณฑ์น้ำนมเหลืองของโคด้วยเทคนิคโปรตอนนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์สเปกโทรสโกปี

Abstract

น้ำนมเหลือง (colostrum) เป็นน้ำนมที่แม่โคหลั่งออกมาหลังการคลอดลูกในช่วง 24-72 ชั่วโมงแรก มีลักษณะเป็นของเหลวสีเหลืองข้นจัด เป็นแหล่งอาหารแรกที่อุดมไปด้วยคุณค่าทางโภชนาการและสารแอนติบอดีที่ช่วยเสริมสร้างระบบภูมิคุ้มกันให้แก่ลูกโคแรกเกิด จากประโยชน์ดังกล่าวจึงมีการนำน้ำนมเหลืองมาใช้เป็นส่วนประกอบในผลิตภัณฑ์กลุ่มอาหารเชิงหน้าที่ (functional food) เพื่อเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการและมูลค่าให้กับผลิตภัณฑ์ ดังนั้น การศึกษาสารชีวโมเลกุลที่เป็นองค์ประกอบในน้ำนมเหลืองรวมทั้งความผันแปรขององค์ประกอบดังกล่าว จึงเป็นปัจจัยสำคัญเบื้องต้นเพื่อให้เกิดความรู้ความเข้าใจและสามารถนำน้ำนมเหลืองมาประยุกต์ใช้ในผลิตภัณฑ์ได้อย่างเหมาะสม ปัจจุบันมีการนำเทคโนโลยีเมตาโบโลมิกส์ (metabolomics) มาใช้เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลสารชีวโมเลกุลขนาดเล็ก (<1.5 kDa) ที่เป็นองค์ประกอบในระบบอาหารอย่างกว้างขวาง อย่างไรก็ตาม การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีดังกล่าวเพื่อศึกษาข้อมูลแบบแผนทางชีวโมเลกุลของน้ำนมและผลิตภัณฑ์นมในประเทศไทยยังมีอยู่อย่างจำกัด ดังนั้น งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อ (i) วิเคราะห์สมบัติทางเคมีกายภาพและข้อมูลสารเมตาบอไลต์ชนิดระเหยยากในน้ำนมเหลืองของโคที่ผลิตได้ในประเทศไทย โดยใช้เทคนิคโปรตอนนิวเคลียร์แมกเนติกเรโซแนนซ์สเปกโทรสโกปี (¹H-NMR)(ii) เปรียบเทียบความแตกต่างของข้อมูลดังกล่าวในน้ำนมเหลืองที่ได้จากฟาร์มในเขตพื้นที่ต่างกัน (นครราชสีมา และชัยภูมิ) และจากแม่โคที่มีระยะเวลาในการให้น้ำนมเหลืองต่างกัน (วันที่ 1 และ 3 ภายหลังการคลอดลูก) ด้วยวีการวิเคราะห์ทางสถิติหลายตัวแปร (multivariate statistics) และ (iii) วิเคราะห์ชนิดของสารเมตาบอไลต์ที่สามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ (potential biomarker) ต่อคุณลักษณะและความผันแปรของน้ำนมเหลืองจากแม่โคกลุ่มที่สนใจ ผลจากการวิเคราะห์น้ำนมเหลืองของโคจำนวน 32 ตัวอย่าง แสดงให้เห็นว่าระยะเวลาหลังการคลอดลูก (Post-parturition) มีผลต่อสมบัติทางเคมีกายภาพและข้อมูลสารชีวโมเลกุลในน้ำนมเหลืองชัดเจนกว่าอิทธิพลจากฟาร์ม โดยพบว่าปริมาณกรดทั้งหมดที่ได้จากการไทเทรต (% lactic acid) ปริมาณของแข็งทั้งหมดที่ละลายได้ (°Brix) ปริมาณโปรตีน (%w/w) และค่าความหนืด (cP) ของตัวอย่างลดลงอย่างมีนัยสำคัญ (p<0.05) ในวันที่ 3 ภายหลังการคลอดลูก จากการวิเคราะห์ด้วย ¹-NMR สามารถระบุชนิดของสารเมตาบอไลต์กลุ่มกรดอะมิโนและอนุพันธ์ของกรดอะมิโน น้ำตาลและอนุพันธ์ของน้ำตาล สารประกอบคาร์บอนิล กรดอินทรีย์และอนุพันธ์ของกรดดังกล่าว อนุพันธ์ของไขมัน และสารประกอบอินทรีย์อื่น ๆ ในตัวอย่างได้ทั้งหมด 53 สาร ผลจกการวิเคราะห์องค์ประกอบหลัก (principal component analysis) และการวิเคราะห์แบบจัดกลุ่ม (cluster analysis) แสดงให้เห็นว่าข้อมูลสารเมตาบอไลต์ชนิดระเหยยากในน้ำนมเหลืองวันที่ 1 และ 3 ภายหลังการคลอดลูกมีความแตกต่างกันอย่างชัดเจนทางสถิติ โดยพบว่าปริมาณสัมพัทธ์ของสารเมตาบอไลต์ส่วนมากมีค่าลดลงในตัวอย่างที่เก็บในวันที่ 3 ภายหลังการคลอดลูก โดยเฉพาะการเปลี่ยนแปลงของ isoleucine, tyrosine, butyrate, threonine และ ethanol สามารถใช้เป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพเพื่อแยกความแตกต่างระหว่างตัวอย่างทั้ง 2 กลุ่มได้ ผลการวิจัยดังกล่าวแสดงให้เห็นถึงการประยุกต์ใช้เทคนิคทางเคมีวิเคราะห์ขั้นสูงด้วย H-NMR ร่วมกับการประมวลผลทางเคโมเมตริกซ์ (chemometrics) ในการศึกษาข้อมูลแบบแผนทางชีวโมเลกุลในน้ำนมเหลืองของดคได้อย่างมีประสิทธิภาพ