สภาวะที่เหมาะสมในการสกัดสารลูทีน และฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระจากดอกดาวเรืองโดยใช้อัลตราโซนิค

บทคัดย่อ

วัตถุประสงค์และที่มา : ดอกดาวเรือง (Tagetes erecta L.) เป็นพืชไม้ดอกเศรษฐกิจที่สามารถเพาะปลูกได้ตลอดทั้งปี และเป็นแหล่งสำคัญของสารลูทีน ซึ่งจัดอยู่ในกลุ่มแคโรทีนอยด์ที่มีบทบาทในการลดความเสี่ยงของโรคจอประสาทตาเสื่อม และ มีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระที่ช่วยปกป้องเซลล์จากความเสียหายที่อาจนำไปสู่โรคเรื้อรัง อย่างไรก็ตาม ร่างกายมนุษย์ไม่สามารถสังเคราะห์ลูทีนได้ จึงจำเป็นต้องได้รับจากการบริโภคอาหาร จากการศึกษาพบว่าการสกัดลูทีนโดยทั่วไปถูกสกัดด้วยตัวทำละลายเฮกเซน และอะซิโตน ซึ่งเป็นอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงานและสิ่งแวดล้อม ดังนั้น งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาเทคนิคการสกัดสารลูทีนและสารที่มีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระจากดอกดาวเรือง โดยใช้กระบวนการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิค (Ultrasound-assisted extraction: UAE) ร่วมกับเอทานอล ซึ่งเป็นตัวทำละลายที่ปลอดภัยและไม่มีผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม โดยมุ่งเน้นศึกษาผลของตัวแปรที่มีผลต่อประสิทธิภาพการสกัด ได้แก่ แอมพลิจูด, เวลาในการสกัด และความเข้มข้นของตัวทำละลาย เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการสกัดและคงคุณสมบัติของสารสำคัญให้ได้สูงสุด

วิธีดำเนินการวิจัย : ดอกดาวเรืองถูกล้างด้วยน้ำที่ผ่านกระบวนการรีเวิร์สออสโมซิส (RO) จำนวน 3 ครั้ง เพื่อลดสิ่งสกปรกและการปนเปื้อน จากนั้นผึ่งแห้งในที่ร่มจนระดับความชื้นลดลงในเบื้องต้น ก่อนแยกกลีบดอกออกจากขั้ว และนำไปอบแห้งด้วยวิธีแช่เยือกแข็งที่อุณหภูมิ -40 °C ที่ความดันไม่เกิน 10 Pa จนกระทั่งมีความชื้นต่ำกว่าร้อยละ 10 หลังจากนั้น นำกลีบดอกดาวเรืองที่อบแห้งแล้วมาบดให้ละเอียดด้วยเครื่องบดแห้งอเนกประสงค์ที่ความเร็วรอบ 25,000 รอบต่อนาที ผงดอกดาวเรืองที่ได้จะถูกนำไปผสมกับตัวทำละลายเอทานอล และทำการสกัดด้วยเครื่องอัลตราโซนิคเพื่อศึกษาสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการสกัดสารลูทีนและฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระจากดอกดาวเรือง ในการศึกษาใช้การออกแบบการทดลองแบบบ็อกซ์-เบห์นเคน(Box-Behnken Design: BBD) โดยศึกษาปัจจัยทั้งหมด 3 ปัจจัย ได้แก่ แอมพลิจูด (ร้อยละ 20, 40 และ 60), เวลาในการสกัด (5, 15 และ 25 นาที) และความเข้มข้นของตัวทำละลายเอทานอล (ร้อยละ 40, 60 และ 80) จากนั้นทำการวิเคราะห์ปริมาณสารลูทีนด้วยวิธีโครมาโทกราฟีของเหลวสมรรถนะสูง (HPLC) และวิเคราะห์ปริมาณฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระด้วยวิธี DPPH ผลการทดลองถูกนำมาวิเคราะห์ความแปรปรวน (ANOVA) โดยใช้โปรแกรมสำเร็จรูป SPSS เพื่อศึกษาผลของปัจจัยต่าง ๆ และความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรที่มีต่อประสิทธิภาพในการสกัดสารลูทีนและฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ

ผลการวิจัย : จากการศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการสกัดสารลูทีนและฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระจากดอกดาวเรืองด้วยคลื่นอัลตราโซนิค พบว่า ความเข้มข้นของตัวทำละลายเอทานอล และเวลาในการสกัด เป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อระสิทธิภาพการสกัดอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากเอทานอลมีสมบัติเป็นตัวทำละลายกึ่งมีขั้ว จึงสามารถสกัดสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากพืชได้ทั้งสารที่มีขั้วและไม่มีขั้ว โดยเฉพาะสารในกลุ่มฟีนอลิกและฟลาโวนอยด์ ซึ่งมักพบร่วมกับลูทีนในดอกดาวเรือง และมีบทบาทร่วมในการต้านอนุมูลอิสระ สำหรับเวลาในการสกัด พบว่าการเพิ่มระยะเวลาในระดับที่เหมาะสมสามารถส่งเสริมการแพร่และถ่ายเทมวลของสารออกฤทธิ์จากเนื้อเยื่อพืชเข้าสู่ตัวทำละลายได้อย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม หากเวลาในการสกัดยาวนานเกินไป อุณหภูมิภายในระบบจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้เกิดการสลายตัวของสารลูทีนเนื่องจากปฏิกิริยาออกซิเดชันภายใต้สภาวะที่มีออกซิเจนและแสง และในส่วนของแอมพลิจูด พบว่าการเพิ่มแอมพลิจูด มีแนวโน้มช่วยเพิ่มปริมาณสารลูทีนที่สกัดได้ โดยผ่านกลไกของฟองอากาศที่เกิดจากคลื่นอัลตราโซนิค ซึ่งจะยุบตัวอย่างรวดเร็ว ทำให้โครงสร้างผนังเซลล์พืชแตกตัวและสารสำคัญสามารถแพร่ออกมาได้มากขึ้น หากแอมพลิจูดสูงเกินไปอาจก่อให้เกิดความดันและอุณหภูมิสะสมในระบบ ส่งผลให้สารสำคัญสลายตัว และแม้ว่าค่าดังกล่าวจะส่งผลต่อปริมาณลูทีนที่สกัดได้ แต่กลับไม่แสดงนัยสำคัญทางสถิติเมื่อพิจารณาร่วมกับฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ

สรุปผลการวิจัย : ดอกดาวเรืองมีองค์ประกอบของสารลูทีนและสารต้านอนุมูลอิสระในระดับสูง ซึ่งสามารถสกัดได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยใช้เทคนิคการสกัดด้วยคลื่นอัลตราโซนิค การศึกษาสภาวะที่เหมาะสมโดยวิธีวิเคราะห์พื้นผิวตอบสนอง พบว่า สภาวะที่เหมาะสมในการสกัดคือ แอมพลิจูดร้อยละ 42 เวลาในการสกัด 16 นาที และความเข้มข้นของเอทานอลร้อยละ 80 ภายใต้สภาวะนี้สามารถสกัดลูทีนได้สูงสุด 7.06 มิลลิกรัมต่อกรัมตัวอย่าง และมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระสูงสุดร้อยละ 79.82 ผลการวิเคราะห์ ANOVA แสดงให้เห็นว่าแบบจำลองที่สร้างขึ้นมีความแม่นยำและเชื่อถือได้ในการทำนาย โดยมีค่า R² ของปริมาณสารลูทีน (Y₁) และฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ (Y₂) เท่ากับ 0.9691 และ 0.9943 ตามลำดับ และมีค่า Significance F ต่ำกว่า 0.001 แสดงถึงความเหมาะสมของแบบจำลองในการใช้งานเพื่อการทำนายผลการสกัดอย่างมีประสิทธิภาพ