Bioactive compounds via Glycosylation reaction from Longan Pulp (Dimocarpus longan) for functional food ingredients

สารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพโดยปฏิกิริยาไกลโคซีเลชันจากเนื้อลำไย (Dimocarpus longan) สำหรับเป็นส่วนผสมอาหารเชิงหน้าที่

Name: Chalermkwan Somjai

LCSH: Glycosylation

LCSH: Longan

LCSH: Food

Abstract: This research aimed to evaluate an adaptive food process corresponding the glycosylation or Maillard reaction that was simply applicable to produce a new type of longan product (black longan pulp). This reaction provided to the bioactive substances in longan pulp such as sugar-protein conjugates (SPC) and rare sugars. The rudimentary study on physicochemical and biological qualities of four different Edor longan pulps were investigated: (1) Fresh longan pulp (FLP), (2) Golden dried longan pulp (GDLP), (3) Dried whole longan pulp (DWLP), and (4) Dried whole longan pulp of one-year storage (DWLP-1Y). The conjugated compounds, rare sugars (D-psicose or D-allulose and D-allose) and bioactivities especially the antioxidant and anti-cholinesterase (acetylcholinesterase ; AChE and butyrylcholinesterase ; BuChE) were exhibited in high quantity for DWLP-1Y. Owing to drying process and long-term storage, it generated the SPC and rare sugars formation, resulting in the bioactive efficiency improvement. Consequently, the related factors during long-term storage of dried longan product could be developed as an experimental model for black longan production under specialized conditions, which temperature, relative humidity and time were conducted to accelerate the glycosylation in longan pulp. Dried whole fruits were produced to the black longan product under the moist-dryheating condition: (1) dried whole longan (DWL) and (2) dried longan without peel (N-DWL). The aging temperature and time were conducted at 60ºC under control the relative humidity at 75% for 10 days. The results showed that only the moisture content of black longan pulp was significantly difference (p≤0.05), while other physicochemical qualities were not significant difference (p>0.05). Thus, all forms of dried whole longan could be used as a raw material to produce the black longan with nonsignificant difference on the chemical content. Black dried longan pulp (BDLP) by aging dried whole longan at 60ºC under control relative humidity at 75% for 5-50 days was investigated. The longest aging time of black dried longan pulp showed higher antioxidant activities, a lower sucrose level, and more rare sugar formation than the untreated dried longan pulp. The amount of reducing sugar gradually increased with the aging period whereas it slightly decreased after 30 days of incubation. The rare sugars (D-psicose and D-allose) illustrated in all black dried longan pulp samples and D-mannose also gradually increased during reaction time. The appearance of high molecular weight band on top of SDS-PAGE gel confirmed the presence of conjugated compounds corresponding to the degree of glycation value of black dried longan pulp at 20 days of aging time. Additionally, this condition provided a low level of 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) in pulp in order to put in a safe quantity for consumers. The suitable temperature of black longan pulp production was studied in different aging temperature at 50, 60, 70, and 80°C under controlled the relative humidity approximately 70-75% for 20 days. The increasing of temperature provided the physicochemical changes on longan pulps such as color, saccharides component (sucrose, D-fructose, D-glucose, D-mannose, D-psicose, and D-allose). However, the using of high heating temperature during aging process might generate the undesirable components from the final stage of Maillard reaction. The HMF content extremely increased in sample aged more than 60°C. Therefore, the selected condition of black dried longan production was 60°C of aging temperature and 20 days of aging time, which the HMF quantity not ranged over the tolerable daily intake. The flavor profile study in 3 types of dried longan products included of (1) Dried whole longan pulp (DWLP), (2) Golden dried longan pulp (GDLP), and (3) Black dried longan pulp (BDLP) that were analyzed the volatile compounds measurement by using GC-MS and the generic descriptive analysis method by panelists. Overall results from MS spectral library, chemical elements, physical qualities and sensory attributes of dried longan products were demonstrated their relation with a principal component analysis (PCA). Their characteristics could divide into three groups, which the black dried longan pulp was separately illustrated from the golden dried longan pulp and dried whole longan pulp indicating the explicit specific descriptive terminology and chemical compositions. Optimization of extraction conditions for black dried longan pulp was performed by using the high-power ultrasonic processor (500-Watt, 20 kHz) and water as solvent. Three extraction factors on black dried longan pulp were examined that consisted of the amplitude level (20-40%), extraction time (5-15 min), and extraction ratio between water and pulp (50-200 mL/10 g pulp). The optimized extraction conditions were 31% of amplitude level, 11 min of extraction time, and 50 mL/ 10 g pulp of extraction ratio. The crude black dried longan pulp and dried whole longan pulp extract were produced from the optimum extraction condition, which they were studied on the functional, cytotoxicity, and bioactive properties. Focusing on functional properties, the foam and emulsion qualities were investigated by mixing longan crude extracts in food system model. Due to the extracts contained mainly saccharide components than protein, which they were unable to generate their properties by themselves. Thus, the study on foam and emulsion properties was used a soy protein isolated as major protein source in system model test of acid and neutral condition. The crude extracts from dried whole longan pulp and black dried longan pulp slightly improved the ability of foam and emulsion at pH 7.0, while the stability of foam was not differenced. The mean particle size diameter of emulsion samples at pH 3.5 and 7.0 were ranged of 1,292-1,398 nm and 275-324 nm, respectively with the particle size distribution of all emulsion samples exhibited in a moderate monodispersity. The cytotoxicity test of black dried longan pulp and dried whole longan pulp extracts showed no toxic for human cells, safety for consumption, and no effect of inhibition toward the liver cancer cells. The antioxidant activities significantly increased (p≤0.05) when compared to untreated longan pulp extract. In addition, AChE and BuChE inhibition of black longan pulp extract exposed the better inhibitory activity than the dried whole longan pulp extract, describing IC50 value of black dried longan extract concentration approximately 1.51 and 1.34 mg/mL for anti-AChE and anti-BuChE, respectively. However, anti-microbial activity of both longan extracts on Staphylococcus aureus and Escherichia coli showed no inhibition effect against these bacteria. Eventually, the production protocol of black longan extract for food ingredient was achieved. A continuous process of crude extract was performed to produce a black longan syrup (~50°Brix), which contained the biochemical components (rare sugars and sugar-protein conjugated compounds). This syrup product also exhibited the antioxidant activities and cholinesterase inhibition activity. Hence, all information of black dried longan product supported that this type of longan could be used as alternative functional food ingredients in food products.

Abstract: งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาตัดแปลงกระบวนการแปรรูปอาหารที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาไกลโคชีเลชัน หรือปฏิกิริยาเมลลาร์ด ซึ่งงำขต่อการนำไปประยุกต์ใช้ใบการผลิตผลิตภัณฑ์ลำไยแปรรูปแบบใหม่ (ลำไยเนื้อสีดำ โดยปฏิกิริยาดังกล่วก่อให้เกิดสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพในเนื้อ ลำไย ได้แก่ สารประกอบพันธะเชื่อมน้ำตาล-โปรตีน และน้ำตาลหายาก ในเบื้องต้นงานวิจัยนี้ ทำการศึกษาสมบัติทางกายภาพ ดมี และฤทธิ์ทางชีวภาพของเนื้อลำไยสายพันธุ์อีดอ 4 ประเภท ได้แก่ (1) เนื้อลำไยสด (FLP) (2) เนื้อลำไยสีทอง (GDLP) (3) เนื้อลำไยอบแห้งทั้งผลตั้งต้น (DWLP) และ (4) เนื้อลำไยอบแห้งทั้งผลที่ผ่านการเก็บมาเป็นเวลา 1 ปี (DWLP-IY) โดยสารประกอบพันธะเชื่อมน้ำตาลหายาก (ดี-ไซโคส หรือดี-อัลลูโลส และ ดี-อัลโลส) และฤทธิ์ทางชีวภาพ โดยเฉพาะฤทธิ์ด้นการเกิดออกซิเคชั่น และฤทธิ์ตั้านการทำงานของเอนไซม์อะซิหิล โคนเอสเทอเรส (AChE) และเอนไซม์บิวทิริลโคลืนเอสเทอเรส (BuChE) สามารถพบใบปริมาณสูงในเนื้อลำไย DWLP-1Y ทั้งนี้กระบวนการอบแห้งและการเก็บรักษาเป็นระซะเวลานานสั่งผลต่อการเกิดสารประกอบพันธะเชื่อมน้ำตาล-โปรตีน และน้ำตาลหายาก ซึ่งทำให้ฤทธิ์ทางชีวภาพมีประสิทธิภาพสูงขึ้น ดังนั้น ปัจจัยที่สัมพันธ์หรือเกี่ยวข้องในระหว่างกระบวนการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์ลำไยอบแห้ง เช่น อุณหภูมิ ความชื้นสัมพัทธ์ และระยะเวลา สามารถใช้เป็นแนวทางของการออกแบบการทดลองอาศัยกระบวนการเกิดปฏิกิริขาไกลไดชีเลชันเพื่อนำไปสู่การผลิตเนื้อลำไยสีดำในสภาวะเร่งได้ การศึกษาการผลิตลำไยเนื้อสีดำภายใต้การดวบคุมสภาวะของความชื้น และความร้อนแบบแห้ง โดยใช้วัดุดิบตั้งค้นของลำไยอบแห้งทั้งผล 2 รูปแบบ คือ (1) ลำไยอบแห้งทั้งผล (DWL) และ (2) ลำไยอบแห้งแกะเปลือกออก (N-DWL) ทำการบ่มที่อุณหภูมิ 60 องศาเซลเชียส นาน 10 วัน ภายใต้การควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ที่ประมาณร้อยละ 7ร จากการศึกษาพบว่า มีเพียงปริมาณความชื้นของเนื้อลำไยที่มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญที่ระดับความเชื่อมั่นร้อยละ 95 แต่คุณสมบัติทางกายภาพและเคมีอื่นๆ ไม่มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญที่ระดับความเชื่อมั่นร้อยละ 95 ดังนั้น การผลิตลำไยเนื้อสีดำสามารถใช้ลำไยอบแห้งทั้งผลหรือลำไยที่ ไม่มีเปลือกเป็นวัตถุดิบตั้งต้นได้ซึ่งให้ผลผลิตของลำไยเนื้อสีดำไม่แตกต่างกัน จากการศึกษาส่วนของเนื้อลำไยดำ (BDLP) ที่ได้จากการบ่มลำไยอบแห้งทั้งผล ที่อุณภูมิ 60 องศาเซลเชียส ความขึ้นสัมพัทธ์ร้อยละ 75 บ่มเป็นระยะเวลา 5-50 วัน พบว่า ระยะเวลาในการบ่มมีค่าแปรผันตรงกับฤทธิ์ต้านการเกิดออกซิเคชั่น และปริมาณของน้ำตาลหายากที่เพิ่มขึ้น อย่างไรก็ตามปริมาณน้ำตาลซูโครสพบว่า มีแนวโนั่มแปรผกผันกับระยะเวลาในการบ่มที่นานขึ้นโดยเปรียบกับตัวอย่างเนื้อลำไยที่ไม่ผ่านการบ่ม ในส่วนของปริมาณน้ำตาลรีดิวซ์มีต่ำเพิ่มขึ้นตามระยะเวลาในการบ่ม แต่จะมีคำาลดลงเมื่อบ่มนานกว่า 30 วัน สำหรับน้ำตาลหายาก (ตี-ไซโคส และดี-อัลโลส) พบในทุกตัวอย่างเนื้อลำไยดำ ส่วนน้ำตาลแมนโนสพบว่า มีปริมาณเพิ่มขึ้นเมื่อใช้เวลาบ่มนานขึ้น สำหรับการศึกษาขนาดมวลโมเลกุลเปปไทด์ด้วยวิธี SDร-PAGE เพื่อยืนยันถึงสารประกอบพันธะเชื่อมที่มืมวลโมเลกุลเปปไทด์ขนาดใหญ่ปรากฏส่วนบนของเจล สอดคล้องกับต่ำของ Degree glycation ของเนื้อลำไยดำ บ่ม 20 วัน นอกจากนี้ผลการศึกษาปริมาณของสาร 5-Hydroxymcthylfurfural (HMF) ในเนื้อลำไยดำ พบว่า มีปริมาณที่อยู่ในระดับที่ปลอดภัยต่อผู้บริโภค การศึกษาอุณหภูมิที่หมาะสมในการบ่มเพื่อผลิตเนื้อลำไยดำที่อุณหภูมิต่างๆ ได้แก่ 50,60, 70 และ 8 องตาเซลเชียส ภายใด้สภาวะการควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ที่ร้อยละ 70-75 นาน 20 วัน พบว่า อุณหภูมิในการบ่มที่สูงขึ้นส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงของสมบัติทางเคมีกายภาพของเนื้อลำไยดำ เช่น สี ปริมาณของแซคคาไรค์ต่างๆ (ชูโครส ดี-ฟรุกโดส ตึ-กฎโคส ดี-แมนโนส ดี-ไซโคส และดี-อัตโลส) อย่างไรก็ตาม การใช้ความร้อนสูงขึ้นในระหว่างกระบวนการบ่มอางส่งผลต่อการเกิดสารประกอบที่ไม่เป็นที่พึงประสงค์จากปฏิกิริยาเมลลาร์ดช่วงสุดท้ยได้ใบส่วนของปริมาณสาร HMF พบว่า มีปริมาณเพิ่มขึ้นสูงมากเมื่อบ่มที่อุณหภูมิสูงกว่า 60 องศาเซลเชียส ดังนั้น จึงเลือกอุณหภูมิเหมาะสมที่ใช้ในการผลิตเนื้อลำไยดำ คือ 60 องศาซลเชียส บ่มเป็นระยะเวลา 20 วัน เพื่อไม่ให้ปริมาณของสารHMF เกินกว่าปริมาณปนเปื้อนสูงสุดที่ร่างกายใด้รับต่อวันโดยไม่ทำให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพ และมีความปลอดภัยต่อผู้บริโภค การศึกษาองค์ประกอบของเค้าโครงกถิ่นรสของเนื้อลำไยอบแห้ง 3 ชนิด ได้แก่ เนื้อลำไยอบแห้งทั้งผลตั้งดัน เนื้อลำไยอบแห้งสีทอง และเนื้อลำไยดำ โดยทำการวิเคราะห์กลุ่มสารระเหยด้วยเครื่อง Gc-MS และการทดสอบคุณภาพทางประสาทสัมผัสเชิงพรรณนาแบบ Generic desctiptive analysis โดยกลุ่มผู้ทดสอบที่ผ่านการฝึกฝน จากผลการวิเคราะห์หาความสัมพันธ์โดยใช้ข้อมูลของฐานข้อมูล MS spectral library สารประกอบทางเคมีต่างๆ ต่ำคุณภาพทางกายภาพ และคุณลักษณะทางประสาทสัมผัสของผลิตภัณฑ์เนื้อลำขอบแห้งชนิดต่างๆ โดยใช้การวิเคราะห์องค์ประกอบหลัก (Principal component analysis) พบว่า สามารถแบ่งคุณลักษณะต่างๆ ของเนื้อลำไยอบแห้งได้ 3 กลุ่ม ซึ่งพบว่า เนื้อลำไยดำมีคุณลักษณะงำพาะทางนประสาทสัมผัส กายภาพ และสารประกอบทางเคมืต่างๆ ที่สามารถจำแนกแยกออกจากกลุ่มของเนื้อลำไยอบแห้งสีทอง และเนื้อลำไยอบแห้งทั้งผลตั้งต้นได้อย่างชัดเจน การศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการสกัดเนื้อลำไยดำด้วยเครื่องกำเนิดคลื่นเสียงความถี่สูง (500 วัตต์, 20 กิโลเฮิรตซ์) ซึ่งใช้น้ำเป็นตัวทำละลาย โดยกำหบดปัจจัยที่ศึกยา 3 ปัจจัย ได้แก่ กำลังของแอมพลิจูด (ร้อยละ 20-40) ระยะเวลาสกัด (5-15 นาที) และสัดส่วนของน้ำต่อเนื้อลำไย(50-200 มิลลิลิตร/10 กรัม เนื้อลำไย) พบว่า การใช้กำลังของแอมพลิจูดที่ร้อยละ 31 สกัดเป็นระยะเวลา11 นาที และสัดส่วนของน้ำต่อเนื้อสำไยที่ 50 มิลลิลิตร/10 กรัม เนื้อลำไย เป็นสภาวะที่เหมาะสมในการสกัดเนื้อลำไยดำ จากการทดสอบสารสกัดหยาบของเนื้อลำไยดำ และเนื้อลำไยอบแห้งทั้งผลตั้งดันที่ผลิตได้จาก สภาวะที่เหมาะสมของการสกัด โดยทำการศึกษาสมบัติเชิงหน้าที่ ความเป็นพิยต่อเซลล์ รวมถึงฤทธิ์ทางชีวภาพต่างๆ ของสารสกัดที่ผลิตได้ พบว่า สมบัติชิงหน้าที่ของสารสกัดหยาบจากเนื้อลำไยดำต่อการเกิดโฟม และอิมัลชันในระบบการจำลองอาหาร ไม่สามารถเกิดขึ้นเองได้ เนื่องจากองค์ประกอบทางเคมีส่วนใหญ่ของสารสกัดเนื้อลำยดำเป็นกลุ่มแซดคาไรด์มากกว่โปรดีน ดังนั้น เพื่อทดสอบคุณสมบัติต่างๆ ของไฟม และอิมัลชัน จึงใช้โปรตีนถั่วเหลืองไอโซเลทเป็นแหล่งโปรตีนหลักใบระบบแบบงำลองอาหารนี้ซึ่งทำการศึกยาในสภาวะที่เป็นทั้งกรดและกลาง จากการศึกษาพบว่า สารสกัดหยาบจากเนื้อลำไยดำ และเนื้อลำไยอบแห้งทั้งผลตั้งต้น สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของการเกิดโฟม และอิมัลชันในสภาวะความเป็นกรด-ด่าง เท่ากับ 7.0 ได้ ทั้งนี้สารสกัดไม่ส่งผลต่อความคงตัวของโฟม ในส่วนของค่เฉลี่ยของขนาดอนุภาศในระบบอิมัลชันที่สภาวะความเป็นกรด (3.5) มีขนาดอยู่ระหว่าง 1,292-1.398 นาในเมตร และที่สภาวะเป็นกลาง (7.0) มีขนาดของอนุภาคอยู่ในช่วง 275-324 นาโนเมตร โดยรูปแบบการกระจายตัวของอนุภาคอิมัลชันจัดอยู่ในรูปแบบของการกระจายตัวเชิงเตี่ยวระดับปานกลาง จากการทดสอบความเป็นพิษของสารสกัดจากเนื้อลำไยดำ และเนื้อลำไยอบแห้งทั้งผลตั้งต้นต่อเซลล์ของมนุษย์ พบว่า ไม่ส่งผลต่อการเกิดพิษในเซลล์ และ ไม่มีฤทธิ์ในการยับยั้งซลล์มะเร็งตับสำหรับผลการทดสอบฤทธิ์ด้านการเกิดออกซิเคชั่นของสารสกัดจากเนื้อลำไยดำ พบว่ามีคำสูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญที่ระดับความเชื่อมั่นร้อยละ 9ร เมื่อเปรียบเทียบกับผลจากสารสกัดจากเนื้อลำไยที่ไม่ผ่านการบ่ม บอกจากนี้จากการทดสอบฤทธิ์ ในการขับยั้งการทำงานของเอบไซม์ โคนเอสเทอเรสและบิวทิริลโคลีนเอสเทอเรสของสารสกัดจากเนื้อลำไซคำ แสดงผลของฤทธิ์ใบการขับยั้งเอบไซม์ตังกล่าวในปริมาณที่มากกว่การใช้สารสกัดจากเนื้อลำไยอบแห้งทั้งผลตั้งคั่น ซึ่งเมื่อคำบวณคิดเป็นปริมาณความเข้มขันของสารสกัดที่มีฤทธิ์ยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ โคลืนเอสเทอเรส และบิวทิริล-โคลีนเอสเทอเรสได้ร๊อยละ ร พบว่า ความเข้มขันของสารสกัดเนื้อดำไขคำที่ความเข้มข้น 1.51 และ 1.34 มิลลิกรัมมิลิลิตร ตามลำดับ อย่างไรก็ตาม ในการทดสอบฤทธิ์ในการค้านเชื้อแบดทีเรีย พบว่า สารสกัดจากเนื้อลำไยทั้งสองชนิดไม่มีฤทธิ์ยับยั้งทั้งเชื้อ aureus และ Escherichia coli ได้ จากการศึกษาทั้งหมดนำไปสู่กระบวนการผถิดสารสกัดจากลำไยดำเป็นส่วนผสมสำหรับอาหาร โดยทำการผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ไซรัปลำไยดำ (ร0 บริกซ์) ซึ่งกระบวนการผลิตต่อเนื่องจากการสกัดเนื้อลำไยดำ ทั้งนี้ผลิตภัณฑ์ไซรัปลำขดำที่ได้ประกอบไปด้วยสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ(น้ำตาลหายาก และสารประกอบพันธะเชื่อมน้ำตาล-โปรตีน) มีคุณสมบัติทางชีวภาพในการด้านการเกิดออกซิเดชั่น และฤทธิ์ต้นการทำงานของเอนไซม์โคลืนเอสเทอเรส ดังนั้น จากข้อมูลทั้งหมดที่ได้ทำการศึกษาในลำไยดำสามารถบ่งบอกได้ว่า ผลิตภัณฑ์จากลำไยดำสามารถป็นทางเลือกหนึ่งเพื่อการประยุกต์ใช้เป็นส่วนผสมในผลิตภัณฑ์อาหารเชิงหน้าที่ได้

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Pairote Wiriyacharee

Role: Advisor

Name: Thanyaporn Siriwoharn

Role: Advisor

Created: 2021

Modified: 2023-10-07

Issued: 2023-10-07

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Agro-Industrial Product Development

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	601351008.pdf	8.61 MB	2	2025-07-02 09:24:49

ใช้เวลา

0.033349 วินาที