การเพิ่มมูลค่าและการใช้ประโยชน์จากลำไยดำแบบครบวงจรภายใต้แนวคิดการจัดการแบบไม่มีของเสียเหลือทิ้ง

บทคัดย่อ

โครงการวิจัยนี้แบ่งงานวิจัยออกเป็น 7 กิจกรรม โดยศึกษาลำไยอบแห้งเกรดบีและซีมาพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์มูลค่าสูงที่มีคุณสมบัติเชิงหน้าที่และ/หรือฤทธิ์ทางชีวภาพสูงเพื่อใช้ประโยชน์ในอุตสาหกรรมอาหาร เครื่องสำอาง และยา ซึ่งใช้วัตถุดิบตั้งต้นมาจากบริษัท ฮันนี่ควีน จำกัด (จังหวัดลำพูน) ทำการศึกษากระบวนการผลิตลำไยดำที่เหมาะสม โดยศึกษาสารประกอบของน้ำตาลรีดิวซ์ น้ำตาลหายาก (อัลลูโลส และอัลโลส) น้ำตาลแมนโนส สารประกอบฟีนอลิก กรดอะมิโนทั้งหมด ค่า Degree of glycation; DG การทดสอบกลุ่มสารประกอบพันธะเชื่อม ด้วยวิธี SDS-PAGE รวมทั้งสาร Carboxymethyl-lysine; CML ที่ใช้เป็นตัวชี้วัดในการผลิตลำไยดำ พบว่า ลำไยดำสามารถผลิตในสภาวะการบ่มที่ควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ให้อยู่ที่ประมาณร้อยละ 70 โดยบ่มที่อุณหภูมิ 60, 70 และ 80 องศาเซลเซียส ใช้ระยะเวลาบ่มที่เหมาะสม คือ 20, 10 และ 5 วัน ตามลำดับ ซึ่งทำให้ได้สารสำคัญที่พบได้สูงในลำไยดำ ได้แก่ น้ำตาลรีดิวซ์ น้ำตาลชนิดต่างๆ (กลูโคส ฟรุกโตส ซูโครส) น้ำตาลหายาก รวมถึงค่า DG ที่สัมพันธ์กับสารประกอบพันธะเชื่อม เป็นต้น จากนั้นนำสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตลำไยดำในระดับห้องปฏิบัติการมาใช้เป็นแนวทางในการออกแบบสร้างตู้บ่มต้นแบบสาหรับผลิตลำไยดำในระดับขยายขนาดที่สามารถบรรจุลำไยอบแห้งได้ประมาณ 14-15 กิโลกรัม โดยใช้เทคโนโลยีปั๊มความร้อนร่วมกับการควบคุมความชื้นสัมพัทธ์ ซึ่งตู้อบแห้งลำไยที่พัฒนาขึ้นมีขนาดตู้ภายนอก 1.32 x 1.35 x 1.20 เมตร ขนาดภายในตู้อบ 1.20 x 0.70 x 1.05 เมตร สามารถควบคุมอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ อยู่ในช่วง 40-70 องศาเซลเซียส และร้อยละ 50-90 ตามลำดับ คิดเป็นต้นทุนด้านพลังงานในการบ่ม เท่ากับ 77.64 บาทต่อกิโลกรัม (ทดสอบสภาวะการบ่มที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส ความชื้นสัมพัทธ์ร้อยละ 70 นาน 10 วัน) ซึ่งจากผลการทดสอบเนื้อลำไยดำที่ผลิตได้ไม่มีความแตกต่างจากการผลิตในห้องปฏิบัติการ โดยตู้บ่มดังกล่าวใช้ผลิตลำไยดำสำหรับทุกกิจกรรมในโครงการวิจัยนี้ สำหรับการศึกษาวิธีการสกัดสารจากเนื้อลำไยดำที่ให้สารสำคัญทางชีวภาพสูงโดยใช้เทคโนโลยี High-power ultrasonic extraction และเทคโนโลยีเอนไซม์ (เซลลูเลส) พบว่า สภาวะที่เหมาะสมในการสกัดเนื้อลำไยดำ คือ การใช้เครื่อง Ultrasonic ที่ 500 วัตต์ 20 กิโลเฮิรตซ์ และแอมพลิจูดร้อยละ 40 ร่วมกับเอทานอลความเข้มข้นร้อยละ 27.35 เป็นเวลา 13.75 นาที แล้วนากากเนื้อลำไยที่เหลือมาสกัดต่อด้วยเอนไซม์เซลลูเลสที่ความเข้มข้นร้อยละ 0.5 (v/w) นาน 30 นาที โดยสารสกัดที่ได้หลังทดสอบประสิทธิภาพการออกฤทธิ์ทางชีวภาพต่างๆ พบว่า มีความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ (DPPH) ความสามารถในการยับยั้งเอนไซม์ Acetylcholinesterase; AChE, Butyrylcholinesterase; BChE และเอนไซม์ Tyrosinase นอกจากนี้ในสารสกัดที่ได้ยังมีสารประกอบทางเคมีอื่นๆ เช่น น้ำตาลหายาก (อัลลูโลส อัลโลส) น้ำตาลแมนโนส สารสารประกอบฟีนอลิก ฟลาโวนอยด์ และสารประกอบพันธะเชื่อม เป็นต้น ในส่วนของการศึกษาสารประกอบทางเคมีอื่นๆ ที่ยังไม่มีการศึกษาในลำไยดำ (บ่มที่ 60 องศาเซลเซียส นาน 20 วัน) และลำไยอบแห้งตั้งต้น ซึ่งอาจเป็นกลุ่มสารจำเพาะที่มีอยู่ในลำไยดำ โดยใช้เทคนิคโครมาโท-กราฟีของเหลวสมรรถนะสูง (HPLC) GC-MS และ HPLC-MS ในการแยกและทำสารให้บริสุทธิ์ก่อนนำไปวิเคราะห์เปรียบเทียบในฐานข้อมูลของ Mass spectrum สามารถวิเคราะห์พบชนิดของสารเคมีที่สามารถระบุได้ คือสาร 5-hydroxymethylfurfural (HMF) และสาร 2-(hydroxymethyl)-5- hydroxypyridine และสารเคมีอีก 2 ชนิดที่เป็นโครงสร้างสารชนิดใหม่ที่พบในเนื้อลำไยดำ คือสาร 4-hydroxy-5-nitrotetrahydro-2H-pyran-2-one และสาร 5,7-dihydroxy-3-methyl-4-isochromanone นอกจากนี้ยังมีการศึกษาการเพิ่มปริมาณของน้ำตาลหายากในเนื้อลำไย โดยศึกษาการผลิตน้ำตาลหายากด้วยกระบวนการทางกายภาพ และชีวภาพ ซึ่งกระบวนการทางกายภาพ พบว่า วิธีการนึ่งด้วยไอน้ำความดันสูง ที่อุณหภูมิ 125 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 8 ชั่วโมง สามารถผลิตน้ำตาลหายากทั้งสองชนิดได้สูงถึง 2.84 กรัมต่อ 100 กรัม และการสกัดน้ำตาลหายากจากเนื้อลำไยดังกล่าวด้วยวิธีการตีปั่นในตัวทำละลายเอทานอลเข้มข้นร้อยละ 95 นาน 5 นาที และสกัดต่อด้วยคลื่นความถี่สูง (37 กิโลเฮิรตซ์) นาน 120 นาที สามารถสกัดน้ำตาลหายากได้ 5.50 กรัมต่อ 100 กรัม ต่อน้ำหนักแห้ง คิดเป็นสัดส่วนของน้ำหายากที่เพิ่มขึ้นทั้งหมดเท่ากับ 1.95 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับการสกัดด้วยน้ำ สำหรับการผลิตน้ำตาลหายากด้วยกระบวนการทางชีวภาพสามารถคัดแยกและระบุสายพันธุ์ของเชื้อแบคทีเรียจากแหล่งของลำไยดำและลำไยอบแห้ง จานวน 4 สายพันธุ์ ได้แก่ Bacillus amyloliquefaciens LYB2, Bacillus megaterium LYBB3, Bacillus siamensis LYBB4 และ Bacillus stearothermophilus B2 โดยเมื่อทำการทดสอบการหมักเนื้อลำไยแห้งตั้งต้นเป็นระยะเวลา 5 และ 10 วัน พบการเพิ่มขึ้นของปริมาณของน้ำตาลอัลลูโลสในระหว่างกระบวนการหมัก แต่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงของน้ำตาลอัลโลส นอกจากนี้ยังพบน้ำตาลอะลาบิทอลซึ่งเป็นน้ำตาลแอลกอฮอล์เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการหมักอีกด้วย การใช้ประโยชน์จากส่วนต่างๆ ของลำไยทั้งเนื้อ เปลือก และเมล็ดของลำไยดำที่ผลิตได้ เพื่อประยุกต์ใช้ในผลิตภัณฑ์เครื่องสาอาง ได้ทาการพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์เครื่องสำอางผสมสารสกัดจากแต่ละส่วนของลำไยดำ (เนื้อ เปลือก และเมล็ด) จำนวน 5 ผลิตภัณฑ์ ได้แก่ ครีมบำรุงผิวหน้า เซรั่มบำรุงผิวหน้า มาส์กหน้าแบบลอกออก มูสโฟมล้างหน้า และสบู่ฟองฟู่ (bath bomb) จากนั้นทำการทดสอบคุณสมบัติด้านของลักษณะทางกายภาพ ค่าความเป็นกรดด่าง ความหนืด การลอกออกของมาส์กหน้าแบบลอกออก การเกิดฟองของมูสโฟมล้างหน้า และระยะเวลาในการแตกตัวของสบู่ฟองฟู่ รวมถึงความคงตัวและความเข้ากันของผลิตภัณฑ์เครื่องสาอางที่เก็บรักษาในสภาวะ Heating-cooling cycle พบว่า ทุกผลิตภัณฑ์มีคุณลักษณะและความคงตัวที่ดี นอกจากนี้การใช้ประโยชน์จากส่วนของเมล็ด (black longan seed starch; BLGS) และกากเมล็ด (black longan seed marc; BLGM) ลำไยดำเพื่อเป็นต้นแบบผลิตภัณฑ์สารช่วยทางเภสัชกรรมที่มีศักยภาพในการนำไปใช้ในการผลิตเภสัชภัณฑ์ พบว่า สามารถสกัดส่วนของสตาร์ชแยกออกมาและทำให้บริสุทธิ์ได้ในปริมาณร้อยละ 28.3-28.8 ของน้าหนักเมล็ดลำไยดำ โดยเมื่อทดสอบใช้เป็นสารช่วยแตกตัวในเม็ดยาแลคโตส หรือ Dibasic calcium hydrogen phosphate (DCHP) พบว่า มีคุณสมบัติการเป็นสารช่วยแตกตัวที่ดีกว่าสตาร์ชจากมันสำปะหลังและข้าวโพดอย่างชัดเจน ส่วนการทดสอบใช้เพสต์ของจากเมล็ดลำไยดำในการเป็นสารช่วยยึดเกาะในตำรับยาเม็ด พบว่า ให้ผลดีกว่าการใช้เพสต์แป้งข้าวโพดหรือแป้งมันสำปะหลัง ขณะที่การศึกษาปริมาณแป้งต้านทานการย่อย (RS) ในตัวอย่างสตาร์ชเมล็ดลำไยดำที่เตรียมจากการบ่มภายใต้สภาวะอุณหภูมิและระยะเวลาที่แตกต่างกันพบว่า เมล็ดลำไยดำที่ได้จากการบ่มที่อุณหภูมิ 70 องศาเซลเซียส มีการเพิ่มขึ้นของปริมาณแป้งต้านทานการย่อยสูงกว่าเมล็ดลำไยสด ซึ่งข้อมูลทั้งหมดของผลการวิจัยในปีที่ 1 นี้จะนาไปสู่การศึกษาต่อยอดในเชิงลึกของโครงการวิจัยในปีที่ 2 ซึ่งศึกษาความคงตัวของสารสกัดจากเนื้อลำไยดำ ความเป็นพิษ (in vitro และ in vivo) ผลการป้องกันโรคอัลไซเมอร์ในหนู การแปรรูปลำไยดำเป็นผลิตภัณฑ์อาหารคุณค่าสูง อีกทั้งการทดสอบศักยภาพในเชิงเภสัชกรรมของสตาร์ชจากเมล็ดลำไยดำ การทดสอบผลิตภัณฑ์เครื่องสำอางผสมสารสกัดจากลำไยดำในผู้ทดสอบ นอกจากนี้ส่วนของเปลือก และของเหลือทิ้งจะถูกนำมาผลิตเป็นเชื้อเพลิงชีวมวล และ/หรือ ถ่านกัมมันต์ ภายใต้แนวคิดการจัดการแบบไม่มีของเสียเหลือทิ้ง รวมถึงการประเมินศักยภาพเชิงพาณิชย์ของผลิตภัณฑ์ที่พัฒนาได้ เป็นการใช้ประโยชน์จากลำไยตกเกรดให้มีมูลค่าเพิ่มอยู่ในรูปแบบของผลิตภัณฑ์เพื่อสุขภาพ

คำสำคัญ