เพคติน (Pectin) เป็นสารพอลิแซ็กคาไรด์ (polysaccharide) เช่นเดียวกับแป้ง และเซลลูโลส ซึ่งพบทั่วไปในผนังเซลล์ของพืช ประกอบด้วยกรดกาแลคทูโรนิก (galacturonic acid) เป็นหลัก ซึ่งเชื่อมต่อกันด้วยพันธะแอลฟา 1,4 ไกลโคซิดิก (α-1,4 glycosidic)
เพคติน มาจากภาษากรีก แปลว่า สารประสานหรือสารทำให้แข็งตัว (congeal or solidity) เพคตินเป็นสารพอลิแซ็กคาไรด์ (polysaccharide) ที่พบได้ทั่วไปในผนังเซลล์ของพืชที่ยังมีอายุน้อย ทำหน้าที่เป็นโครงสร้างเซลล์ และยึดเหนี่ยวเซลล์พืชหลายเซลล์ให้เชื่อมติดกันในบริเวณชั้น middle lamella รวมถึงเป็นสับเตรตของเอนไซม์เพคติเนส และเป็นส่วนประกอบสำคัญของเนื้อเยื่อพาเรนไคมา (parenchyma tissue)
ราคาเพคตินในประเทศไทยค่อนข้างสูง ประมาณ 500 – 10,161 บาท/กิโลกรัม อาทิ เกรดสำหรับอุตสาหกรรม 500-1,000 บาท/กิโลกรัม และเกรดทางการแพทย์ 6,650-10,161 บาท/กิโลกรัม ขึ้นกับชนิดวัตถุดิบที่ผลิต และเกรดของเพคติน เนื่องจาก ไทยยังไม่มีโรงงานที่สามารถผลิตเพคตินเองได้ ต้องนำเข้าจากต่างประเทศเป็นหลัก โดยเพคตินในทางการค้าส่วนใหญ่จะผลิตได้จากผลไม้ตระกูลส้ม และกากของเอปเปิ้ล [1]
ประวัติเพคติน
เพคติน ถูกค้นพบครั้งแรกในศตวรรษที่ 18 และตั้งชื่อว่า เพคติน ในปี ค.ศ. 1825 โดย Braconnot เป็นสารที่ใช้ในกระบวนการทำให้เกิดเจล
โครงสร้างของเพคติน
เพคติน เป็นสารโมเลกุลใหญ่ มีองค์ประกอบหลักเป็นกรดกาแลคทูโรนิก (galacturonic acid) ที่เชื่อมผสานกันประมาณ 200 – 1000 หน่วย ด้วยพันธะแอลฟา 1,4 ไกลโคซิดิก (α-1,4 glycosidic) มีน้ำหนักโมเลกุล 30,000-300,000 ดาลตัน และอาจพบน้ำตาลกาแล็กโตส อะราบิโนส และแรมโนส ที่โซ่พันธะของเพคติน
กรดกาแลคทูโรนิกบางส่วนจะเกิดปฏิกิริยาเอสเทอริไฟด์ด้วยหมู่เมทิลได้ ซึ่งเมทิลเลชั่นจะช่วยบ่งบอกคุณสมบัติของเพคตินได้ โดยพิจารณาได้จากค่า DM (degree of methylation) ที่แสดงถึงหมู่เมทอคซิลเฉลี่ยต่อปริมาณกรดกาแลคทูโรนิก 100 หน่วย
ชนิดของเพคติน
การแบ่งชนิดของเพคตินตามระดับเมทิลเลชั่น (degree of methylation : % DM) ได้ 2 ชนิด ได้แก่ [2] อ้างถึงใน Rolin (1993)
1. เพคตินที่มีเมทอคซิลสูง (high methoxyl pectin)
เพคตินที่มีเมทอคซิลสูง เป็นเพคตินที่มีระดับของเมทธิลเอสเทอริฟิเคชันหรือมีค่า DM มากกว่า 50 % มีคุณสมบัติทำให้เกิดเจลได้ดี และจับฟองอากาศได้ดี โดยเฉพาะในสภาวะที่มีน้ำตาล 55 – 65 % หรือมีค่า pH เท่ากับ 2.9 – 3.1 โดยสายเพคตินจะช่วยดึงน้ำออก จนเกิดการเพิ่มของประจุลบให้แก่เพคติน ผลิตภัณฑ์ที่ใช้เพคตินชนิดนี้ ได้แก่ แยม และเยลลี่ ทั้งนี้ เพคตินชนิดนี้ แบ่งย่อยได้ 3 ชนิด ได้แก่
– ชนิดเซ็ตตัวเร็ว (rapid set) มีค่า DM 68-72%
– ชนิดเซ็ตตัวปานกลาง (rapid set) มีค่า DM 59-64%
– ชนิดเซ็ตตัวช้า (rapid set) มีค่า DM มากกว่า 50% แต่น้อยกว่า 59% ซึ่งเป็นชนิดที่นิยมใช้มากที่สุด เพราะผลิตภัณฑ์มักมีของแข็งละลายเป็นองค์ประกอบสูงอยู่แล้ว
2. เพคตินที่มีเมทอคซิลต่ำ (low methoxyl pectin)
เพคตินที่มีเมทอคซิลต่ำ เป็นเพคตินที่มีระดับของเมทธิลเอสเทอริฟิเคชันหรือมีค่า DM น้อยกว่า 50% และผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่จะมีค่า DM ในช่วง 25-40% และส่วนมากจะใช้ไม่เกิน 25% เพราะผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่จะมีค่าเป็นกลาง เพคตินชนิดนี้ มีคุณสมบัติการเกิดเจลได้ดีตั้งแต่ระดับอุณหภูมิห้อง แต่ต้องเติมโลหะบางชนิดเข้าช่วย เช่น แคลเซียมไอออน (Ca2+) และต้องเติมในปริมาณที่เพียงพอจึงจะทำให้เพคตินเกิดเจลได้ เพคตินชนิดนี้ มีคุณสมบัติที่ดีอีกย่าง คือ ช่วยเพิ่มความนุ่ม และเนื้อสัมผัสที่ดีให้แก่อาหารที่ได้จากไอออนของแคลเซียม
ชนิดสารประกอบเพคติน
สารประกอบเพคตินที่ได้จากปฏิกิริยาเมทธิลเอสเทอริฟิเคชัน โดยหมู่เมธิล (Methyl Groups) ทำให้มีหมู่คาร์บอกซิล (Carboxyl Groups) ของกรดโพลีกาแลคทูโรนิคที่แตกต่างกัน ได้แก่
1. โปรโตเพคติน (Protopectin) หรือ เพคโตส (Pectose)
โปรโตเพคติน เป็นสารประกอบตั้งต้นหรือสารพื้นของเพคตินที่ไม่ละลายนํ้า ไม่สามารถเกิดเจลได้ เมื่อถูกย่อยด้วยเอนไซม์หรือถูกไฮโดรไลซิส (Hydrolysis) จะเปลี่ยนเป็นเพคติน พบในเนื้อเยื่อในส่วนมิดเดิลลาเมลลา
2. กรดเพคตินิก (Pectinic Acid)
กรดเพคตินิก เป็นคอลลอยด์ในสารประกอบของ polygalacturonic acid ประกอบด้วยหมู่เมทธิลเอสเทอร์ สามารถเกิดเจลได้ เมื่ออยู่ในสภาวะที่มีความเหมาะสม
3. เพคติน
เพคติน เป็นสารที่ละลายนํ้าได้ ปริมาณเมทธิลเอสเทอร์ และระดับกรดด่างที่เป็นกลางจะมีผลต่อการเกิดเจล
4. กรดเพคติก
กรดเพคติก เป็นคอลลอยด์ของ polygalacturonic acid ที่ไม่มีหมู่เมทธิลเอสเทอร์เป็นองค์ประกอบ โดยเกลือของกรดเพคติก เรียกว่า เพคเตท (Pectate)
คุณสมบัติของเพคติน
1. การละลาย
เพคติน เป็นสารมีขั้ว เมื่อสัมผัสน้ำจึงละลายได้ง่าย และหากมีอุณหภูมิที่สูงขึ้นจะช่วยให้เพคตินละลายตัวได้ดีขึ้น และเมื่อละลายน้ำแล้วจะสามารถขยายหรือพองตัวเพิ่มปริมาตรขึ้น ทั้งนี้ เพคตินเป็นสารที่รวมตัวกับน้ำได้ปริมาณมาก นอกจากนั้น ยังละลายได้ดีในตัวทำละลายที่มีขั้วต่างๆ เช่น เฮกเซน และเอทานอล เป็นต้น หรือสารละลายที่มีฤทธิ์เป็นกรดด่างต่างๆ แต่ไม่ละลายในน้ำมัน
2. ความหนืด
เพคติน เมื่อละลายน้ำหรือละลายในตัวทำละลายแล้วจะเกิดการขยายตัวของพอลิเมอร์ทำให้เกิดความหนืดขึ้น ทั้งนี้ ความหนืดของเพคตินจะมีความแตกต่างกันตามชนิดหรือวัตถุดิบที่ผลิต ความเข้มข้น และปริมาณแคลเซียม รวมถึงความเป็นกรดด่าง
การไหลของเพคตินที่มีผลต่อความหนืด โดยสารละลายของเพคตินเจือจางจะมีรูปแบบการไหลแบบนิวโตเนียน (newtonian) คือ ค่าความหนืดที่คงที่จะไม่ขึ้นอยู่กับแรงเฉือน กล่าวคือ แม้จะเพิ่มแรงเฉือนมากขึ้น แต่ค่าความหนืดจะยังมีค่าคงที่ แต่หากเพิ่มระดับความเข้มข้นมากกว่า 1 % จะเปลี่ยนรูปแบบการไหลเป็นแบบโดพลาสติก (pseudoplastic) คือ เมื่อเพิ่มแรงเฉือนจะมีผลต่อค่าความหนืดที่ลดลง
การสกัดเพคติน
เพคตินที่สกัดได้จากเซลล์พืช ได้แก่ ผลของพืชตระกูลส้มทุกชนิด แอปเปิ้ล แครอท กล้วย และถั่ว เป็นต้น เพคตินที่สกัดได้ส่วนใหญ่เป็นเฮทเทอโรพอลิแซคคาไรด์ ซึ่งประกอบด้วยน้ำตาลอะราบิโนส น้ำตาลกาแลคโตส และกรดกาแลคทูโรนิก [4]
• ขั้นตอนการสกัดเพคตินจะเริ่มจากนำวัตถุดิบที่ล้างทำความสะอาด ไม่ว่าจะเป็นเปลือกหรือกากผลไม้หรือพืชผักมาสกัดในตัวทำละลายในขั้นตอนเดียวหรือหลายขั้น ดังนี้
1. นำวัตถุดิบมาต้มสกัดในน้ำ ทำให้ได้สารละลายเพคติน จากนั้น
2. นำกากวัตถุดิบมาสกัดต่อด้วยตัวทำละลายในอุณหภูมิห้องหรือให้ความร้อนร่วม เช่น แอมโมเนียมออกซาเลต, EDTA และโซเดียม เฮกซะเมทาฟอสเฟต จนได้สารละลายเพคตินที่เรียกว่า Chelator Soluble Pectins จากนั้น
3. นำกากมาสกัดต่อด้วยโซเดียมคาร์บอเนต ที่ความเข้มข้น 0.05 โมล ที่อุณหภูมิห้อง ทำให้ได้สารละลายเพคตินที่เรียกว่า Carbonate Soluble Pectins จากนั้น
4. นำกากที่เหลือมาสกัดเพคตินต่อด้วยโซเดียมคลอไรด์ หรือ กรดอะซิตริก ทำให้ได้สารละลายเพคตินที่เรียกว่า Pectins Bound by Oxidative Coupling
5. นำสารละลายเพคตินที่สกัดได้มาระเหยหรือแยกตัวทำละลายออก ทำให้ได้เพคตินในรูปผง
สารสกัดเพคตินที่สกัดได้จากพืชแต่ละชนิดจะแตกต่างกัน และแตกต่างกันในตัวทำละลายเช่นกัน เช่น เพคตินที่สกัดได้จากเปลือกส้มโอ โดยใช้กรดซัลฟูริกเข้มข้น 1% จะมีลักษณะเป็นสารละลายสีดำ แต่หากสกัดด้วย EDTA ที่ความเข้มข้น 1% เช่นกัน และสกัดที่อุณหภูมิ 70 ºC นาน 30 นาที ก็จะได้เพคตินสีเหลืองอมส้ม [6]
ประโยชน์เพคติน
1. เพคตินใช้เป็นส่วนผสมในผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมอาหารเพื่อให้เนื้ออาหารมีความเหนียว หนืด มีความคงตัว และมีรสสัมผัสตามต้องการ
2. เพคตินใช้เป็นส่วนผสมในผลิตภัณฑ์อาหารเสริมสำหรับเป็นแหล่งเสริมเส้นใยที่มีผลดีต่อสุขภาพ รวมถึงช่วยลดอัตราการย่อยของอาหาร ลดการดูดซึมน้ำตาล มีผลต่อการลดความอ้วน และช่วยให้ดูแลน้ำหนักได้ดี
3. เพคตินใช้เป็นส่วนผสมของยา และเครื่องสำอาง เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ในด้านต่างๆ ได้แก่
– ใช้เป็นสารทำให้เกิดเจล (gelling agent)
– ใช้เป็นสารทำให้หนืดข้น (thickening agent)
– ใช้เป็นสารก่อเกิดอิมัลชัน(emulsifier)
– ใช้เป็นสารทำให้ผลิตภัณฑ์มีความคงตัว (stabilizer)
สรรพคุณเพคติน
– เพคตินช่วยลดอัตราการย่อย และเผาผลาญพลังงานในร่างกาย ช่วยให้ควบคุมน้ำหนักตัวได้ง่าย [3]
– เพคตินช่วยลดอัตราดูดซึมน้ำตาลเข้าสู่กระแสเลือดที่ต่อเนื่องมาจากการลดอัตราการย่อยของอาหาร [3]
– เพคตินช่วยยับยั้งเซลล์มะเร็ง และการแพร่กระจายของเซลล์มะเร็ง [3]
– เพคตินช่วยลดระดับน้ำตาล และคอเลสเตอรอลในกระแสเลือด จากการลดการดูดซึมของน้ำตาล [5]
ความปลอดภัยของเพคติน
เพคติน เป็นสารที่อรุญาตให้ใช้เป็นส่วนผสมในผลิตภัณฑ์อาหาร ซึ่งได้รับการรับรองจาก FAO ในปี 1969 แล้วว่า สามารถใช้เป็นส่วนผสมหรือสารเติมแต่งอาหารในปริมาณมากได้อย่างผลอดภัย โดยไม่ก่อให้เกิดความเป็นพิษใดๆ
เอกสารอ้างอิง
[1] ปรีชา สุขเกษม, 2549, การสกัดและคุณสมบัติของเพคติน-
จากเปลือกเสาวรส.
[2] สวรรยา เม้งเกร็ด, 2550, การใช้เจลบุกร่วมกับเพคตินเป็นสารเคลือบ-
จุลินทรีย์โพรไบโอติกและการประยุกต์ใช้-
ผลิตภัณฑ์โยเกิร์ตพร้อมดื่ม.
[3] พรศักดิ์ ศรีอมรศักดิ์, 2544, เพคติน : บทบาทในเชิงสุขภาพ, วารสารมหาวิทยาลัยศิลปากร ปีที่ 21-22 ฉบับที่ 1 พ.ศ. 2544-2545.
[4] องอาจ ดวงดี, 2553, การเปรียบเทียบเพคตินสกัด-
จากฝรั่งสามชนิดกับเพคตินมาตรฐาน.
[5] ดวงจันทร์ เฮงสวัสดิ์, 2545, ใยอาหารเพื่อสุขภาพ, วารสารอาหาร ปีที่ 32 ฉบับที่ 2.
[6] จิราภรณ์ สังข์ผุด, 2554, สภาวะที่เหมาะสมในการสกัดเพคตินจากเปลือกส้มโอ.