การดัดแปรฟิล์มโปรตีนถั่วเหลืองด้วยกรดฟีนอลิกและการปลดปล่อยเชิงควบคุมของสารประกอบตัวแบบและสารยับยั้งจุลินทรีย์

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของการเติมกรดฟีนอลิกต่อสมบัติของฟิล์มโปรตีนถั่วเหลืองสกัดและการปลดปล่อยเชิงควบคุมของสารประกอบตัวแบบและสารยับยั้งจุลินทรีย์ของฟิล์มดังกล่าว ในขั้นตอนแรกเป็นการศึกษาผลของชนิด สถานะออกซิเดชัน และความเข้มข้นของกรดฟีนอลิก โดยแปรชนิดของกรดฟีนอลิกเป็น 2 ชนิด ได้แก่ กรดแกลลิกและกรดแทนนิก แปรสถานะออกซิเดชันของกรดฟีนอลิกเป็น 2 สถานะ ได้แก่ ออกซิไดส์และไม่ออกซิไดส์ และแปรความเข้มข้นของกรดฟีนอลิกเป็น 3 ระดับ ได้แก่ 1.3, 2.6 และ 4.0 มิลลิโมลาร์ พบว่าการเติมกรดฟีนอลิกทำให้ความต้านทานแรงดึงขาดและการยึดตัวถึงจุดขาดของฟิล์มโปรตีนถั่วเหลืองเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (p≤0.05) โดยฟิล์มที่เติมกรดแทนนิกมีความต้านทานแรงดึงขาดและการยืดตัวถึงจุดขาดสูงกว่าฟิล์มที่เติมกรดแกลลิก นอกจากนี้ยังพบว่าฟิล์มที่เติมกรดฟีนอลิกที่ออกซิไดส์มีความต้านทานแรงดึงขาดและการยืดตัวถึงจุดขาดสูงกว่าฟิล์มที่เติมกรดฟีนอลิกที่ไม่ออกซิไดส์ และโดยทั่วไปความต้านทานแรงดึงขาดและการยืดตัวถึงจุดขาดมีค่าเพิ่มขึ้นเมื่อความเข้มข้นของกรดฟีนอลิกเพิ่มขึ้น สมบัติเชิงกลที่ดีขึ้นนี้เป็นผลมาจากการเชื่อมข้ามของโปรตีนโดยกรดฟีนอลิกซึ่งยืนยันโดยรูปแบบของแถบโปรตีนที่ศึกษาโดยใช้ SDS-PAGE ในตัวอย่างที่ศึกษาพบว่าฟิล์มที่เติมกรดแทนนิกที่ออกซิไดส์เข้มข้น 4.0 มิลลิโมลาร์ มีความต้านทานแรงดึงขาด (2.34 เมกะพาสคาล) และการยืดตัวถึงจุดขาด (322.5%) สูงสุด ซึ่งสูงกว่าฟิล์มโปรตีนถั่วเหลืองที่เป็นตัวอย่างควบคุม 1.03 และ 114.7% ตามลำดับ การเติมกรดฟีนอลิกทำให้ผิวฟิล์มมีสมบัติความไม่ชอบน้ำเพิ่มขึ้น ในขณะที่ความสามารถในการละลายน้ำและสภาพให้ซึมผ่านได้ของไอน้ำมีค่าลดลง ฟิล์มที่ดัดแปรด้วยกรดฟีนอลิกมีความโปร่งแสงและค่า L* ลดลง ในขณะที่ +a* และ +b* มีค่าสูงขึ้น นอกจากนี้ยังพบว่ามุมสีมีค่าลดลงโดยมีค่าเข้าใกล้มุมสีของสีเหลือง-ส้มและความเข้มสีมีค่าสูงขึ้น สำหรับพฤติกรรมการดูดความชื้นของฟิล์ม ที่เติมกรดแทนนิกที่ออกซิไดส์เข้มข้น 4.0 มิลลิโมลาร์ ที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส พบว่าฟิล์มมีพฤติกรรมการดูดความชื้นแบบ type II และวอเตอร์แอกทีวิตีมีผลต่อสมบัติเชิงกลของฟิล์มอย่างมีนัยสำคัญ (p≤0.05) ในขั้นตอนที่สองเป็นการศึกษารูปแบบการปลดปล่อยของสารประกอบตัวแบบจากฟิล์มโปรตีนถั่วเหลืองที่เติมกรดแทนนิกที่ออกซิไดส์เข้มข้น 4.0 มิลลิโมลาร์ แปรชนิดของสารประกอบตัวแบบตามน้ำหนักโมเลกุล ได้แก่ ทริปแพนบลู (961 ดาลตัน) FITC-dextran (4 กิโลดาลตัน) และ FITC-dextran (70 กิโลดาลตัน) โดยเติมทริปแพนบลูที่ระดับความเข้มข้น 1 มิลลิกรัม/100 มิลลิลิตรของสารละลายฟิล์ม และ FITC-dextran ทั้งสองชนิดที่ระดับความเข้มข้น 10 มิลลิกรัม/100มิลลิลิตรของสารละลายฟิล์ม ศึกษารูปแบบการปลดปล่อยตามเวลาของสารประกอบตัวแบบในสารละลายฟอสเฟตบัฟเฟอร์ โดยแปรภาวะของตัวกลางทำละลายเป็น 2 ภาวะ ได้แก่ สารละลายฟอสเฟตบัฟเฟอร์ (พีเอช 6.0) ที่อุณหภูมิ 4 องศาเซลเซียส และสารละลายฟอสเฟตบัฟเฟอร์เซลีน (พีเอช 7.4) ที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส พบว่าสารประกอบตัวแบบที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำถูกปลดปล่อยในปริมาณที่มากกว่าและอัตราที่เร็วกว่าสารประกอบตัวแบบที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูง โดยร้อยละการปลดปล่อยสูงสุดของทริปแพนบลู FITC-Dextran (4 กิโลดาลตัน) และ FITC-Dextran (70 กิโลดาลตัน) ในสารละลายฟอสเฟตบัฟเฟอร์ (พีเอช 6.0) อุณหภูมิ 4 องศาเซลเซียส มีค่าเท่ากับ 59.0, 47.7 และ 32.5 ตามลำดับ และในสารละลาย ฟอสเฟตบัฟเฟอร์เซลีน (พีเอช 7.4) อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส มีค่าเท่ากับ 59.5, 57.6 และ 36.0 ตามลำดับ โดยสารประกอบตัวแบบทั้งสามชนิดมีรูปแบบการปลดปล่อยตามเวลาที่แตกต่างกัน ในขั้นตอนที่สามเป็นการศึกษาฤทธิ์ยับยั้งจุลินทรีย์ในผลิตภัณฑ์เนื้อหมูสดบดปั้นก้อนที่ห่อหุ้มด้วยฟิล์มโปรตีนถั่วเหลืองที่เติมและไม่เติมสารยับยั้งจุลินทรีย์ (โซเดียมแลกเทต) โดยแบ่งการทดลองเป็น 5 ทรีตเมนต์ ได้แก่ (1) เนื้อหมูสดบดปั้นก้อนที่ไม่ห่อหุ้มด้วยฟิล์ม (C) (2) เนื้อหมูสดบดปั้นก้อนที่ห่อหุ้มด้วยฟิล์มโปรตีนถั่วเหลือง (S) (3) เนื้อหมูสดบดปั้นก้อนที่ห่อหุ้มด้วยฟิล์ม โปรตีนถั่วเหลืองที่ดัดแปรด้วยกรดฟีนอลิก (กรดแทนนิกที่ออกซิไดส์เข้มข้น 4.0 มิลลิโมลาร์) (SP) (4) เนื้อหมูสดบดปั้นก้อนที่ห่อหุ้มด้วยฟิล์มโปรตีนถั่วเหลืองที่เติมโซเดียมแลกเทต (SL) และ (5) เนื้อหมูสดบดปั้นก้อนที่ห่อหุ้มด้วยฟิล์มโปรตีนถั่วเหลืองที่ดัดแปรด้วยกรดฟีนอลิกและเติม โซเดียมแลกเทต (SPL) ติดตามการเปลี่ยนแปลงของ total viable count, Escherichia coli, Staphylococcus aureus และ Salmonella spp. ระหว่างการเก็บรักษาที่ 4 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลา 12 วัน พบว่า SP, SL และ SPL ซึ่งเติมกรดแทนนิกและ/หรือโซเดียมแลกเทต มีฤทธิ์ยับยั้งจุลินทรีย์ โดย total viable count และ E. coli มีปริมาณลดลง นอกจากนี้ยังพบว่า SL และ SPL ซึ่งเติมโซเดียมแลกเทต สามารถยับยั้งการเจริญของ Salmonella spp. ได้