การดัดแปรฟิล์มโปรตีนถั่วเหลืองด้วยกรดฟีนอลิกและการปลดปล่อยเชิงควบคุมของสารประกอบตัวแบบและสารยับยั้งจุลินทรีย์

Modification of soy protein film using phenolic acids and its controlled release of model compounds and antimicrobial agent

Name: ธีรภัทร์ ตั้งสมบูรณ์

ThaSH: ถั่วเหลือง

ThaSH: ไบโอฟิล์ม

ThaSH: สารประกอบฟีนอล

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

Abstract: The objectives of this study were to investigate the effect of phenolic acid addition on properties of soy protein isolate film and to monitor the controlled release of model compounds and antimicrobial agent from such film. In the first part of the study, the effect of type, oxidation state and concentration of phenolic acids was examined. Gallic and tannic acids, either oxidized or unoxidized, were added to the film-forming solution at three different levels (1.3, 2.6 and 4.0 mM). Tensile strength and elongation at break of the phenolic-added films significantly increased (p≤0.05) as compared to the control. Tannic-added films exhibited greater tensile strength and elongation at break than those with gallic acid. Films added with oxidized phenolic acid demonstrated higher tensile strength and elongation at break than those with unoxidized phenolic acid. In general, tensile strength and elongation at break tended to increase with increasing phenolic concentration. The improvement in mechanical properties was a result of phenolic-induced protein cross-linking, as confirmed by the protein pattern investigated using SDS-PAGE. Among the film samples studied, the film added with 4.0 mM oxidized tannic acid possessed the highest tensile strength (2.34 MPa) and elongation at break (322.5%), which were 1.03 and 114.7% greater than those of the control. Phenolic addition produced a film with more hydrophobic surface while water solubility and water vapor permeability became decreasing. Upon phenolic acid addition, transparency and L* decreased while +a* and +b* increased. Hue angle became decreasing, approaching a value representing yellow-orange, while chroma was found to increase. Regarding to moisture sorption behavior, the film containing 4.0 mM oxidized tannic acid displayed type II isotherm. Water activity significantly affected tensile strength and elongation at break of the film sample (p≤0.05). In the second part of this research, release profile of model compounds from the film containing 4.0 mM oxidized tannic acid was monitored. Model compounds with different molecular weight, namely trypan blue (961 Da), FITC-dextran (4 kDa) and FITC-dextran (70 kDa) were used in the study. Trypan blue was added at 1 mg/100 ml of film-forming solution while the FITC-dextrans were added at 10 mg/100 ml of film-forming solution. Time-release profile of the model compounds was monitored in two different dissolution medium conditions, i.e., phosphate buffer (pH6.0) at 4 °C and phosphate-buffered saline (pH7.4) at 37 °C. It was found that the lower the molecular weight of model compound, the greater the amount released and the greater the release rate. Percent maximum release of trypan blue, FITC-dextran (4 kDa) and FITC-dextran (70 kDa) were equal to 59.0, 47.7 and 32.5 in phosphate buffer (pH6.0) at 4 °C and 59.5, 57.6 and 36.0 in phosphate-buffered saline (pH7.4) at 37 °C. The model compounds with different molecular weight demonstrated different time-release profile. In the last part of this study, the films, with or without antimicrobial agent (sodium lactate) was applied to ground pork patties and investigated for their antimicrobial activity. A total of five treatments was used in this study: (1) ground pork patties without wrapping (C), (2) ground pork patties wrapped with soy protein film (S), (3) ground pork patties wrapped with phenolic-added soy protein film (film containing 4.0 mM oxidized tannic acid) (SP), (4) ground pork patties wrapped with sodium lactate-added soy protein film (SL), and (5) ground pork patties with tannic- and sodium lactate-added soy protein film (SPL). Total viable counts, Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Salmonella spp. were monitored during 12-day storage at 4 °C. It was found that SP, SL and SPL which were added with tannic acid and/or sodium lactate exhibited antimicrobial activity. Total viable counts and E. coli were lower in number in those treatments. Moreover, sodium lactate-containing SL and SPL also demonstrated antimicrobial activity against Salmonella spp.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: ธนจันทร์ มหาวนิช

Role: ที่ปรึกษา

Name: ศิริมา พ่วงประพันธ์

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2559

Modified: 2567-11-15

Issued: 2567-11-15

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: เทคโนโลยีทางอาหาร

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	5671988723[1].pdf	3.86 MB	1	2024-12-04 21:53:32

ใช้เวลา

0.041681 วินาที