การวิจัยคุณลักษณะจำเพาะต่อการแปรรูปของข้าว84 พันธุ์เพื่อเฉลิมพระเกียรติ: การใช้เทคนิคโปรตีโอมิกส์ศึกษาวิถีการผลิตโปรตีนหลักในเมล็ดข้าวและการเตรียมเปปไทด์ออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากเมล็ดและรำข้าว

บทคัดย่อ

ข้าวไทยมีหลากหลายสายพันธุ์ ซึ่งข้าวต่างสายพันธุ์กันอาจมีองค์ประกอบของโปรตีนต่างชนิดกันและ มีปริมาณโปรตีนแต่ละชนิดที่แตกต่างกัน การวิจัยนี้ประกอบด้วยสองส่วน ส่วนแรกเป็น การใช้เทคนิคโปรติโอ มิกส์ในการศึกษาชนิดของโปรตีนต่างๆ และปริมาณของโปรตีนหลัก 4 ชนิด ได้แก่ กลูเตลิน โกลบูลิน โปรลา มิน และอัลบูมินในเมล็ดข้าวไทย 84 พันธุ์ เพื่อใช้ประกอบการระบุเอกลักษณ์ระจำสายพันธุ์และคัดเลือกพันธุ์ ที่เหมาะสมในการนำไปประยุกต์ต่อไป ส่วนที่สองเป็นการคัดกรอง โปรตีนไฮโดรไลเสทที่ได้จากโปรตีนของเนื้อ เมล็ดและรำข้าว 84 พันธุ์ เพื่อคัดเลือกพันธุ์ที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพสูงเพื่อนำไปหาเปปไทด์ที่ออกฤทธิ์ต่อไป การวิจัยในส่วนแรก ได้ทำการศึกษาแบบแผนโปรตีและองค์ประกอบโปรตีนในเมล็ดข้าวไทยจำนวน 94 พันธุ์ พบว่า เมื่อนำปรตีนสกัดจากเมล็ดข้าวกล้องมาวัดปริมาณตามวิธีของ โปรตีนแตกต่างกันอยู่ในช่วงร้อยละ 0.01-0.19 หลังจากวิเคราะห์โปรตีนจากเมล็ดข้าวกล้องด้วยเทคนิค SDS- Lowry ข้าวไทยมีปริมาณ PAGE พบการปรากฎของแถบโปรตีนหลักขนาด 97, 55, 33, 23, และ 17 กิโลดาลตัน แต่ยังคงพบว่า จำนวน แถบโปรตีนและความเข้มของแถบโปรตีนในเมล็ดข้าวแต่ละพันธุ์มีความหลากหลาย โปรตีนหลักในเมล็ดข้าว ประกอบด้วย 4 กลุ่มหลักที่มีสมบัติการละลายแตกต่างกัน ได้แก่ กลุ่มอัลบูมินที่ละลายในน้ำ กลุ่มโกลบูลิน ละลายได้ดีในสารละลายที่มีเกลือ กลุ่มกลูเตลินละลายได้ดีในสารละลายด่ง และกลุ่มโปรลามีนที่ละลายได้ดี ในอัลกอฮอล์ ด้วยเทคนิคโปรตีโอมิกส์(GeLC-MS) พบว่า เมล็ดข้าวไทยแต่ละพันธุ์มีการผลิตและสะสม โปรตีนด้วยปริมาณแตกต่างกัน 3,682 ชนิด ซึ่งโปรตีนที่น่าจะเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์และสะสมโปรตีนหลัก ทั้ง 4 กลุ่มในเมล็ดข้าวไทยน่าจะมีจำนวน 505 ชนิด และในจำนวนนี้สามารถช้โปรตีนจำนวน 69 ชนิดเพื่อ พัฒนาเป็นเครื่องหมายโมลกุล จำเพาะต่อกรสังเคราะห์และสะสมโปรตีนหลักทั้ง กลุ่มในเมล็ดข้าวไทยได้ เนื่องจากโปรตีนหลักทั้ง 4 กลุ่มประกอบด้วยโปรตีนที่เป็นองค์ประกอบมากมายหลายชนิด คณะวิจัยเลือก ศึกษาใช้โปรตีนสำคัญป็นตัวแทนกลุ่มโปรตีนหลักในเมล็ดข้าว ได้แก่โปรตีนก่อภูมิแพ้ (Seed allergen protein or Os0790214100) เป็นตัวแทนของกลุ่มโปรตีนอัลบูมิน ใช้ Globulin-1S-ike และ Globulin-like protein เป็นตัวแทนกลุ่มโปรตีนโกลบูสิน ใช้ Glutelin และ Glutelin precursor เป็นตัวแทนกลุ่มโปรตีนกลู เตลิน รวมถึงใช้ Prolamine หรือ Os 1 1 g0535525 เป็นตัวแทนกลุ่มโปรตีนโปรลามีน ผลการศึกษาพบโปรตีน ก่อภูมิแพ้ในข้าวไทยจำนวน 22 น ได้แก่ ข้าวพันธุ์ หันตรา 60, เจ้าดำ, เขียวหางม้า, ขาวเสมอ, เหนียวแพร่ 1, กข 17, กข 31 (ปทุมธานี 80), นางมล s 4, อู่ตะเภา, ลูกแดงปัตตานี, ขาวปากหม้อ 148, ปิ่นแก้ว 56, นาง มล, เศรษฐี, ชุมแพ 60, เล้าแตก, ชัยนาท 1, กข 9, กข 13, ขาวตาแห้ง, น้ำสะกุย 19 และขาวกอเดียว ซึ่งควร ทำการตรวจสอบการปรากฏของโปรตีนก่อภูมิแพ้ซ้ำก่อนนำไปใช้เชิงพาณิชย์ข้วไทยที่มีโปรตีนกลูเตสินซึ่งมี กรดอะมิโนไลซีนเป็นองค์ประกอบสะสมอยู่ในมล็ดเป็นปริมาณสูง แต่มีโปรตีนก่อภูมิแพ้และโกลบูลินต่ำ น่จะ ใช้ในการปรับปรุงคุณภาพของเมล็ดข้าวเชิงโภชนาการ ข้าวกลุ่มนี้ได้แก่ พันธุ์ขาวหลวง (GS 7280), ขาวหลวง (GS 5533), สัหยด, ปราจีนบุรี 1, ชิวแม่จัน, บัวน้อย, เจ้าแดง, และ เกวียนหัก ส่วนพันธุ์ข้าวที่มีปริมาณ โปรตีนโพรลามินสูง ไม่พบโปรตีก่อภูมิแพ้, กลูเตลิน และโกลบูลิน เหมาะสำหรับใช้เป็นข้าวโปรตีนต่ำสำหรับ ผู้ป่วยโรคไต และเบาหวาน มีจำนวน 14 พันธุ์ คือ เหลืองควายล้ , กาบดำ, ป้องแอ้ว, กข 19, กข 25, หลวง ประทาน, เล็บนก, ลำไย, ดำด่าง, ก่ำเฟือง, ใบบัว, เหนียวดำหลาย, เหลืองเมืองกาญจน์ และนางนวล การวิจัยในส่วนที่สอง ได้เตรียมโปรตีนไฮโดรไลเสทจากโปรตีนของข้าว 84 พันธุ์ โดยจำลองระบบ ทางเดินอาหาร คือ ทำการย่อยโปรตีนจากเนื้อเมล็ดข้าวและรำ ข้าวด้วยเอนไซม์เปปซินและทริปซินตามลำดับ ผลลัพธ์ให้โปรตีนฮโดรไลเสทที่ประกอบด้วย เปปไทด์ขนาดต่ำงๆ จากนั้นทำการคัดกรองเพื่อต รวจสอบฤทธิ์ ของโปรตีนไฮโดรไลเสท ในการจับอนุมูลอิสระ การยับยั้งการเจริญของเชื้อแบคทีเรียก่อโรคในมนุษย์ การ ป้องกันการทำลายดีเอ็นเอโดยอนุมูลอิสระ และการยับยั้งการเจริญของเซลล์มะเร็งกระเพาะอาหาร ผลการ ทดสอบการจับอนุมูลอิสระ DPPH? พบว่า โปรตีนไฮโดรไลเสทจากข้าวต่ง สายพันธุ์มีประสิทธิภาพในการจับ อนุมูลอิสระได้แตกต่างกัน โดยโปรตีนไฮโดรไลเสทจากเนื้อเมล็ดข้าวพันธุ์หอมกระดังงามีประสิทธิภาพในการ จับอนุมูลอิสระสูงสุด (52+1.06%) ส่วนโปรตีนไฮโดรไลเสทจากรำข้าวพันธุ์ลืมผัวมีประสิทธิภาพในการจับ อนุมูลอิสระสูงสุด (80.88+ 1. 7 7%) และมีประสิทธิภาพดีกว่าจากเนื้อเมล็ดข้าวพันธุ์เดียวกัน (41.34?2.64%) ผลการทดสอบการยับยั้งการเจริญของเชื้อแบคทีเรียก่อโรคในมนุษย์จำนวน 10 ชนิดพบว่า โปรตีนไฮโดรไล เสทจากเนื้อเมล็ดข้าวสามารถยับยั้งการเจริญของแบคทีเรียก่อโรคได้หลายชนิดมากกว่าโปรตีนไฮโดรไลเสท จากรำข้าว และโปรตีนไฮโดรไลเสทจากเนื้อเมล็ดข้าวเกือบทุกพันธุ์สามารถยับยั้งการเจริญของเชื้อแบคทีเรีย 2 ชนิด ได้แก่ Acinetobacter baumanni และ Acinetobacter anitrotus อย่างไรก็ตามพบว่าโปรตื่น ไฮโดรไลเสทจากโกลบูลินและกลูเตลินสามารถกระตุ้นการเจริญของเชื้อ Stophylococcus epidermidis ได้ จากการทดสอบฤทธิ์ของโปรตีนฮโดรไลเสทจากข้าวในการป้องกันการทำลายดีเอ็นเอที่เหนี่ยวนำโดยอนุมูล อิสระไฮดรอกซิล (OH?) ในหลอดทดลองพบว่า โปรตีนไฮโดรไลเสทจากเนื้อเมล็ดข้าวที่สามารถป้องกันการ ทำลายดีเอ็นเอได้ดีกว่าพันธุ์อื่น ได้แก่ พิษณุโลก 3 พิษณุโลก 80 ไข่มดริ้น I R75003-UBN-111 และไข่แมงดา ส่วนโปรตีนไฮโดรไลเสทจากรำข้าวที่สามารถป้องกันการทำลายดีเอ็นเอได้ดีกว่าพันธุ์อื่น ได้แก่ เหนียวลืมผัว เหนียวดำช่อไม้ไผ่ และพิษณุโลก 1 ผลการทดสอบการยับยั้งการเจริญของเซลล์มะเร็งกระเพาะอาหาร (KATO- แI, ATCC NO.HTB103 พบว่าโปรตีนไฮโดรไลเสทจากทั้งเนื้อเมล็ดข้าวและรำข้าวพันธุ์ต่างกันมีความสามารถ ยับยั้งเซลล์มะเร็งกระเพาะอาหารได้แตกต่างกัน โดยโปรตีนไฮโดรไลเสทจากเนื้อเมล็ดข้าวพันธุ์ที่สามารถยับยั้ง การเจริญของเชลล์มะเร็งกระเพาะอาหารได้ 2 60% มี 12 พันธุ์ ได้แก่ อยุธยา 1 ปราจีนบุรี 1 ปราจีนบุรี 2 พิษณุโลก 1 พิษณุโลก 2 พิษณุโลก 3 พิษณุโลก 80 ชัยนาท 1 สุพรรรณรี 1 สุพรรรณบุรี 60 ปทุมธานี 1 และสุรินทร์ 1 ส่วนโปรตีนไฮโดรไลเสทจากรำข้าวพันธุ์ที่สามารถยับยั้งการเจริญของเซลล์ มะเร็งกระเพาะ อาหารได้ < 45% มี 6 พันธุ์ ได้แก่ เหลืองประทิว 123 เหนียวแพร่ พิษณุโลก 80 ดอกพะยอม ตาบาน และ สุรินทร์ 1

คำสำคัญ