การตรวจสอบปริมาณสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพและความสามารถในการต้านออกซิเดชันในน้ำมัลเบอร์รีสกัดเข้มข้นอย่างรวดเร็วด้วยเทคนิคสเปกโทรสโกปีอินฟราเรดย่านใกล

Abstract

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้เทคนิคสเปกโทรสโกปีอินฟราเรดย่านใกล้ (Near-infrared spectroscopy, NIRS) ในการตรวจสอบสารออกฤทธิ์ที่มีประโยชน์ต่อสุขภาพและความสามารถในการต้านออกซิเดชันในน้ำมัล เบอร์รีสกัดเข้มข้นและน้ำมัลเบอร์รี โดยแบ่งการศึกษาออกเป็น 2 ขั้นตอน ได้แก่ (1) การศึกษาอิทธิพลของวัตถุเจือปนอาหาร ได้แก่กรดแอสคอร์บิก กรดซิตริก คอลลาเจน และแซนแทนกัมต่อการวัดปริมาณแอนโทไซยานินในน้ำมัลเบอร์รีด้วยเทคนิค NIRS จำนวน 400 ตัวอย่าง ซึ่งเตรียมมาจากมัลเบอร์รีฟรีซดรายผง และ (2) การศึกษาความเป็นไปได้ในการใช้เทคนิค NIRS ในการ ติดตามปริมาณสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพและความสามารถในการต้านออกซิเดชันในตัวอย่างผลิตภัณฑ์น้ำมัลเบอร์รีสกัดเข้มข้นและ น้ำมัลเบอร์รีที่วางจำหน่ายภายในประเทศ จำนวนตัวอย่าง 113 ตัวอย่าง ทำการวัดสเปกตรัมที่ช่วงเลขคลื่น 12500-4000 cm-1 ในรูปแบบการวัดระบบส่องผ่านสะท้อนกลับ ที่ค่าความสามารถในการแยกพีค 16 cm-1 และจำนวนครั้งของการสแกนตัวอย่าง 32 ครั้ง วัดด้วยเครื่อง FT-NIR spectrometer ควบคุมอุณหภูมิตัวอย่างท ี่ 30±1 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 30 นาทีทำการวัด สเปกตรัม ตัวอย่างละ 3 ซ้ำ ของทั้ง 2 การศึกษา ในการศึกษาท ี่ 1 จะสร้างสมการเพื่อหาความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลสเปกตรัม เฉลี่ยกับปริมาณแอนโทไซยานินด้วยวิธี PLSR และในการศึกษาท ี่ 2 สร้างสมการหาความสัมพันธ์ระหว่างข้อมูลสเปกตรัมเฉลี่ยกับ ปริมาณสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ และความสามารถในการต้านออกซิเดชันด้วยวิธี PLSR ในการศึกษาที่ 1 พบว่าวัตถุเจือปน อาหารทั้ง 4 ชนิดที่เติมลงไปไม่ส่งผลต่อการสร้างสมการเทียบมาตรฐานปริมาณแอนโทไซยานิน ในการศึกษาท ี่ 2 พบว่า สมการ ทำนายที่ดีที่สุดในการทำนายปริมาณแอนโทไซยานินทั้งหมด ให้ค่า R2 , RMSEP , bias และ RPD เท่ากับ 0.871, 33.9 (มิลลิกรัม สมมูลของ cyanidin-3-glucoside ต่อกิโลกรัมตัวอย่าง), 4.47 และ 2.81 ตามลำดับ สมการทำนายปริมาณแอนโทไซยานินที่วิเคราะห์ด้วยวิธี HPLC (cyanidin-3-glucoside) ที่ดีที่สุด ให้ค่า R2 , RMSEP , Bias และ RPD เท่ากับ 0.813, 32.2 (มิลลิกรัม cyanidin-3-glucoside ต่อกิโลกรัมตัวอย่าง), 1.87 และ 2.32 ตามลำดับ สมการทำนายปริมาณแอนโทไซยานินที่วิเคราะห์ด้วยวิธี HPLC (cyanidin-3-rutinoside) ที่ดีที่สุด ให้ค่า R2 , RMSEP , Bias และ RPD เท่ากับ 0.842, 20.6 (มิลลิกรัม cyanidin-3-rutinoside ต่อกิโลกรัมตัวอย่าง), 4.72 และ 2.58 ตามลำดับ สมการทำนายที่มีความเหมาะสมในการวิเคราะห์ ปริมาณสารประกอบฟีนอลิกทั้งหมดให้ค่า R2 เท่ากับ 0.860, RMSEP เท่ากับ 0.371 (กรัมสมมูลของกรดแกลลิกต่อกิโลกรัม ตัวอย่าง), bias เท่ากับ 0.0852 และ RPD เท่ากับ 2.75 ตามลำดับ และสมการทำนายปริมาณวิตามินซีที่ดีที่สุด มีค่า R2 เท่ากับ 0.952, RMSEP เท่ากับ 3,050 (มิลลิกรัมกรดแอสคอร์บิกต่อกิโลกรัมตัวอย่าง), Bias เท่ากับ 27.1 และค่า RPD เท่ากับ 4.58 ส่วน สมการทำนายค่าความสามารถในการต้านออกซิเดชัน DPPH มีค่า R2 เท่ากับ 0.854, RMSEP เท่ากับ 1.39 (มิลลิโมลสมมูลของ โทรล็อกซ์ต่อกิโลกรัมตัวอย่าง), Bias เท่ากับ -0.286 และค่า RPD เท่ากับ 2.67 และสมการทำนายสำหรับค่า FRAP มีค่า R2 เท่ากับ 0.741, RMSEP เท่ากับ 6.42 (มิลลิโมลของ FeSO4 ต่อกิโลกรัมตัวอย่าง), Bias เท่ากับ 0.424 และค่า RPD เท่ากับ 1.97 ตามลำดับ และเมื่อสร้างสมการเทียบมาตรฐานปริมาณแอนโทไซยานินทั้งหมดของน้ำมัลเบอร์รีสกัดเข้มข้นและน้ำมัลเบอร์รีด้วยวิธี MLR พบว่า สมการที่เหมาะสมนั้นใช้เลขคลื่นจำนวน 9 เลขคลื่น โดยให้ค่า R2 เท่ากับ 0.768, RMSECV เท่ากับ 45.02 มิลลิกรัม สมมูลของ cyanidin-3-glucoside ต่อกิโลกรัมตัวอย่าง และ bias เท่ากับ 38.77 จึงสรุปได้ว่าเทคนิค NIRS มีความเป็นไปได้ใน การนำมาใช้ติดตามปริมาณสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ และความสามารถในการต้านออกซิเดชันของน้ำมัลเบอร์รีสกัดเข้มข้นและ น้ำมัลเบอร์รี The objective of this study was to evaluate the feasibility of near infrared spectroscopy (NIRS) to predict bioactive compounds and the antioxidant capacity of both concentrated mulberry juice and mulberry juice. This research was divided into two parts. Part one, was to study the influences of food additives on anthocyanins content determining by NIRS for example, ascorbic acid, citric acid, collagen and xanthan gum from a total of 400 samples ,which was prepared by freeze-dried mulberry powder. Part two, was to study feasibility of NIRS for bioactive compounds and antioxidant capacity determination in concentrated mulberry juice and mulberry juice obtained from domestic market from a total of 113 samples. Spectrum acquisition was made at wavenumber from 12,500 to 4,000 cm-1 in a transflectance mode at 16 cm-1 resolution and was scanned 32 times using the FT-NIR spectrometer. Prior to spectral measurements, the samples were kept at 30±1 o C for 30 minutes using incubator. Besides, the samples were measured spectra triplicate to two parts. The calibration models of part one were developed by applying partial least squares (PLS) regression using the average spectral data and anthocyanins content (cyanidin-3-glucoside+ cyanidin-3-rutinoside). In part two, the calibration models were performed by applying PLSR using the average spectral data and bioactive compounds and antioxidant capacity. In part one, it was found that all of food additives used in the study NIR did not affect the calibration models of anthocyanins content. Furthermore, the results of part two were found that the best models achieved for the total monomeric anthocyanins content gave R2 of 0.871, RMSEP of 33.9 mg cyanidin-3-glucoside/kg sample, bias of 4.47 and RPD of 2.81. Therefore, the best models achieved for the anthocyanins content (cyanidin-3-glucoside) gave R2 of 0.813, RMSEP of 32.2 mg cyanidin-3-glucoside/kg sample, bias of 1.87 and RPD of 2.32 ,while the best models achieved for the anthocyanins content (cyanidin-3-rutinoside) gave R2 of 0.842, RMSEP of 20.6 mg cyanidin-3-rutinoside/kg sample, bias of 4.72 and RPD of 2.58. Furthermore, the best models achieved for the total phenolic contents gave R2 of 0.860, RMSEP of 0.371 g GAE/kg sample, bias of 0.0852 and RPD of 2.75. Thus, the best models achieved for the vitamin c gave R2 of 0.952, RMSEP of 3,050 mg ascorbic acid/kg sample, bias of 27.1 and RPD of 4.58, while the best prediction model for DPPH radical scavenging capacity was attained with R2 of 0.854, RMSEP of 1.39 mmol Trolox equivalents (TE)/kg sample, bias of -0.286 and RPD of 2.67. In addition the best prediction model for FRAP assay was attained with R2 of 0.741, RMSEP of 6.42 mmol FeSO4/kg sample, bias of 0.424 and RPD of 1.97 respectively. Besides, multiple linear regression (MLR) was used to develop the calibration model of the total monomeric anthocyanins content of concentrated mulberry juice and mulberry juice using full cross-validation. The performance of the calibration model gave R 2 of 0.768, RMSECV of 45.02 mg cyanidin-3-glucoside/kg sample and bias of 38.77. In conclusion, the NIRS has a potential for monitoring the bioactive compounds and the antioxidant capacities of concentrated mulberry juice and mulberry juice.