ซัลโฟราเฟน

ซัลโฟราเฟน

ชื่อสามัญ  sulforaphane

ประเภทและข้อแตกต่าง

ซัลโฟราเฟน เป็นสารชนิดหนึ่งในกลุ่มไอโซไทโอไซยาเนตที่ถูกเปลี่ยนมาจากสารกลูโคราฟฟานิน โดยกระบวนกาของเอนไซม์ไมโรซิเนส และยังมีบทบาทสำคัญทางโภชนพันธุศาสตร์ (nutrigenomic) ที่มีผลต่อยีน ช่วยปกป้องเซลล์จากการเกิดภาวะ oxidative stress ซึ่งเป็นสาเหตุพื้นฐานของการเกิดโรคและความผิดปกติต่างๆ ในร่างกาย

            สำหรับประเภทของสารซัลโฟราเฟนนั้นมีเพียงประเภทเดียว แต่ทั้งนี้ปริมาณของสารซัลโฟรเฟนที่พบในพืชที่เป็นแหล่งอาหารของมนุษย์นั้น อาจมีปริมาณแตกต่างกัน รวมถึงพืชชนิดเดียวกันก็อาจมีปริมาณของสารซัลโฟราเฟนต่างกันได้  เนื่องจากสารกลูโคราฟฟานินในพืช ซึ่งเป็นสารตั้งต้นในการสังเคราะห์ออกมาเป็นสารซัลโฟราเฟนจะถูกกำหนดโดยปัจจัยต่าง ๆ ได้แก่

  1. ชนิดและจีโนไทป์ของพืช โดยมีผลการศึกาวิจัยเปรียบเทียบปริมาณสารซัลโฟราเฟนในผักตระกูลกะหล่ำ พบว่ากะหล่ำปลีเขียว  บร็อคโคลี และกะหล่ำดาว พบสารซัลโฟราเฟนมากที่สุด ตามลำดับ นอกจากปัจจัยทางด้านชนิดของผักแล้ว สายพันธุ์และสภาพแวดล้อม พื้นที่เพาะปลูกก็มีผลต่อปริมาณสารกลูโคราฟานินและซัลโฟราเฟนเช่นกัน
  2. ส่วนต่าง ๆ ของพืชก็เป็นปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลให้พบปริมาณสารกลูโคราฟานินแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น บริเวณใบเลี้ยง (cotyledon) สามารถพบสารกลูโคราฟานินได้มากกว่าบริเวณรากของบร็อคโคลี เป็นต้น
  3. ระยะการเจริญเติบโตของพืช ซึ่งพบว่าในเนื้อเยื่อของพืชที่มีการเจริญเติบโตสมบูรณ์เต็มที่มีแนวโน้มที่จะพบปริมาณสารกลูโคราฟานินและสารซัลโฟราเฟนน้อยกว่าในเนื้อเยื่อของพืชที่ยังเป็นต้นอ่อน
  4. กิจกรรมของเอนไซม์ไมโรซีเนส (myrosinase activity) เนื่องจากเป็นเอนไซม์ที่ช่วยเปลี่ยนกลูโคราฟนินให้กลายเป็นซัลโฟราเฟน ดังนั้นปัจจัยที่มีผลต่อการทำงานของเอนไซม์ไมโรซีเนสก็จะส่งผลต่อปรมาณสารซัลโฟราเฟนด้วย
  5. กระบวนการประกอบอาหาร โดยพบว่าหากผักตระกูลกะหล่ำผ่านกระบวนการให้ความร้อนน้อยที่สุด หรือรับประทานแบบดิบจะได้รับสารกลูโคซิโนเลตและไอโซไทโอไซยาเนตในปริมาณมากกว่า

โครงสร้างซัลโฟราเฟน

แหล่งที่พบและแหล่งที่มา

สารซัลโฟราเฟนพบมากในพืชตระกูลกะหล่ำ เช่น บร็อคโคลีกะหล่ำปลี กะหล่ำดอก ผักเคล กะหล่ำดาว กวางตุ้ง กะหล่ำปม ผักกวางตุ้ง ผักกาดขาวปลี แรดิซ วอเตอร์เดรส และมัสตาร์ด เป็นต้น

            โดยมีผลรายงานการศึกษาวิจัยพบว่าจากการเปรียบเทียบปริมาณซัลโฟราเฟน ในต้นอ่อนของบรอกโคลีพันธุ์ Top Green และ Big Green ที่มีอายุ 3,5 และ 7 วันหลังงอก พบว่าต้นอ่อนที่มีอายุ 5 วัน ของบรอกโคลีทั้งสองพันธุ์ มีปริมาณซัลโฟราเฟนสูงที่สุดคือ 57 และ 30 ไมโครกรัมต่อกรัมน้ำหนักแห้ง ตามลำดับ นอกจำนี้ในบรอกโคลีมีกลูโคราฟานิน (glucoraphanin) ที่มีคุณสมบัติเป็นสารต้านมะเร็งและเมื่อเข้าสู่ร่างกายถูกเปลี่ยนเป็นซัลโฟราเฟน (sulforaphane) ที่มีฤทธิ์กระตุ้นการสร้างเอนไซม์ที่ใช้ในการกำจัดเซลล์มะเร็งที่เกิดจากสารพิษต่างๆ และช่วยควบคุมการกลายพันธุ์ของเซลล์ที่อาจนำไปสู่การเกิดเป็นเนื้อร้ายหรือมะเร็งในร่างกายได้ โดยซัลโฟราเฟนนี้พบมากในต้นอ่อนของบร็อคโคลี

ปริมาณที่ควรได้รับ 

มีผลการศึกษาวิจัยในต่างประเทศระบุว่าการบริโภคอาหารที่เป็นแหล่งของสารซัลโฟราเฟนในปริมาณ 200-400 ไมโครกรัมต่อวันจะสามารถช่วยป้องกันการเกิดมะเร็งได้ นอกจากนี้ในปัจจุบันยังมีการสกัดสารซัลโฟราเฟนจากพืชตระกูลกะหล่ำ (ซึ่งพบมากในรูปแบบสารสกัดจากบร็อคโคลี) ออกมาในรูปแบบผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร หรือใช้เป็นส่วนผสมของผลิตภัณฑ์อื่น ๆ เพื่อให้ง่ายต่อการบริโภคอีกด้วย

ประโยชน์และโทษ 

สารซัลโฟราเฟนได้รับการยอมรับและมีหลักฐานทางการวิจัยที่ช่วยสนับสนุนและยืนยันว่ามีคุณสมบัติในการช่วยลดหรือป้องกันความเสี่ยงของการเกิดโรคเรื้อรังต่าง ๆ อย่างมีประสิทธิภาค อาทิเช่น จากรายงานวิจัยที่ผ่านมา พบว่าซัลโฟราเฟนมีศักยภาพป้องกันมะเร็งหลายชนิด เช่น มะเร็ง ตับอ่อน ปอด กระเพาะอาหาร ลำไส้ใหญ่ และต่อมลูกหมาก โดยมีคุณสมบัติในการป้องกันมะเร็ง ดังนี้  จับสารก่อมะเร็งและอนุมูลอิสระ ยับยั้งการเจริญของเนื้องอก และเอนไซม์  ส่งเสริมเอนไซม์ที่ขับสารพิษของสารก่อมะเร็ง  รักษาสมดุลของระดับฮอร์โมนเอสโตรเจน  ส่งเสริมระบบภูมคุ้มกัน และยังช่วยป้องกันการทำลายเซลล์ประสาทและฟื้นฟูความจำ ป้องกันอัลไซเมอร์ พาร์กินสัน โรคกระเพาะ และโรคหลอดเลือดหัวใจ อีกทั้งยังเพิ่มการสร้างเซลล์กระดูก ลดการเกิดแผลในกระเพาะอาหาร  ช่วยป้องกันและช่วยต้านไวรัสหวัด (influenza) และช่วยต้านอนุมูลอิสระรวมถึงยังช่วยเสริมภูมิคุ้มกัน แต่อย่างไรก็ตามถึงแม้หลักฐานที่นำมาสนับสนุนในปัจจุบันจะชี้ชัดว่าซัลโฟราเฟนมีประโยชน์ต่อสุขภาพผ่านทางกลไกการออกฤทธิ์ที่หลากหลาย แต่มีบางประเด็นที่ยังไม่มีข้อสรุปที่ชัดเจนและยังคงต้องการข้อมูลการศึกษาเพิ่มเติม เช่น การศึกษาความสัมพันธ์ของขนาดกับผลกระทบต่อสุขภาพที่มีความแม่นยำถูกต้อง (dose effect relationship) รวมถึงยังคงต้องการงานวิจัยเพื่อศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างผลของการได้รับสารซัลโฟราเฟนและการทำงานของยา (sulforaphanedrug interaction)

การศึกษาวิจัยที่เกี่ยวข้อง

มีผลการศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการงานการชีวเคมีทางร่างกายของสารซัลโฟราเฟน ระบุว่า กระบวนการสังเคราะห์เริ่มจาก สารกลูโคราฟานิน (glucoraphanin) ซึ่งเป็นสารรกลูโรคซิโนเลตชนิดหนึ่ง และเป็นสารตั้งต้นของปฏิกิริยาการสังเคราะหืสารซัลโฟราเฟนโดยอาศัยการทำงานของเอนไซม์ไมโรซีเนสในการดำเนินปฏิกิริยา ซึ่งจะได้สารซัลโฟราเฟนและพร้อมที่จะถูกดูดซึมเข้าสู่ร่างกายอย่างรวดเร็วแต่ในขณะเดียวกันก็สามารถถูกขจัดออกจากร่างกายอย่างรวดเร็วเช่นกัน โดยภายหลังจากการดูดซึมของสารซัลโฟราเฟนอ่านทางลำไส้เล็กบริเวณเจจูนัม (jejunum) สารซัลโฟราเฟนจะจับกับกลูตาไทโอน (glutathione;GST) โดยอาศัยเอนไซม์ glutathione-s-transferase (GST) เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา จากนั้นจะถูกดัดบริเวณตำแหน่งของกรดอะมิโนไกลซีน (glycine:gly) และกลูตามีน (glutamine:glu) โดยอาศัยเอนไซม์ gamma-glutamyl transpeptidase (GTP) และ  cysteinyglycinase (CGase) ในการดำเนิปฏิกิริยา ตามลำดับ สุดท้ายสารซัลโฟราเฟนในร่างกายจะถูกเติมหมู่ acetyl โดยการทำงานของเอนไซม์ N-acetyl-L-cysteine conjugate (NAT) เกิดเป็นสาร  N-acetyl-L-cysteine conjugate (mercapturic acid derivative) ก่อนที่จะถูกขจัดออกทางปัสสาวะในเวลาต่อมา

            นอกจากนี้ยังมีผลการศึกษาวิจัยด้านฤทธิ์ในการยับยั้งโรคต่าง ๆ เช่น ฤทธิ์ป้องกันมะเร็งและเนื้องอก มีการแยกองค์ประกอบของบล็อคโคลี และทำให้บริสุทธิ์พบว่ามีสารซัลโฟราเฟน (Sulforaphane) และเมื่อนำไปผสมในอาหารให้หนูทดลองที่มีก้อนเนื้องอกกิน พบว่าเนื้องอกในหนูทดลองนั้นชะลอการเจริญเติบโต และในบางกรณีมีขนาดเล็กลง ในขณะที่เอ็นไซม์ที่อยู่ในตับทำหน้าที่ขับสารพิษได้ดีขึ้น และอีกการศึกษาวิจัยหนึ่งระบุว่า กลไกหลักในการป้องกันโรคมะเร็งของสารซัลโฟราเฟนคือการเป็น cancer-blocking agent หรือออกฤทธิ์ป้องกันการก่อมะเร็งในระยะเริ่มต้นโดยกระตุ้นเอนไซม์ phase II และยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ phase I เพื่อป้องกันเซลล์ไม่ให้ได้รับบาดเจ็บจากสารว่องไวปฏิกิริยาที่สร้างขึ้นจากฤทธิ์ของเอนไซม์ใน phase I เนื่องจากเอนไซม์ใน phase I หลายชนิดมีความสัมพันธ์กับการเพิ่มความ เสี่ยงของมะเร็งที่จำเพาะในตำแหน่งต่าง ๆ  ต่อมาภายหลังมีการรวบรวมกลไกการป้องกันมะเร็ง (Jiang et al., 2018) ที่พบว่าสารซัลโฟราเฟนนอกจากออกฤทธิ์ยับยั้งสารก่อมะเร็งแล้วอาจมีฤทธิ์ช่วยกดการพัฒนาของเซลล์มะเร็งร่วมด้วยเนื่องจากช่วยยับยั้งการแบ่งตัวของเซลล์มะเร็งโดยกระตุ้นให้เกิดการหยุดของวัฏจักรเซลล์ (cell cycle arrest) ชักนำให้เกิดการตายของเซลล์ผิดปกติที่ซ่อมแซมตัวเองไม่ได้ (apoptosis) และควบคุมการแสดงออกของยีนเพื่อควบคุมเซลล์มะเร็ง (epigenetic regulation)

            ฤทธิ์ป้องกันโรคอัลไซเมอร์ มีการศึกษาวิจัยพบว่าสารซัลโฟราเฟนจะช่วยชะลอการเสื่อมของสมอง โดยมีคุณสมบัติช่วยยับยั้งการเกิดภาวะ oxidative stress และช่วยดักจับอนุมูลอิสระที่เกิดจากการเหนี่ยวนำของ Aβ ในเซลล์สมอง

            ฤทธิ์ป้องกันโรคพาร์กินสัน มีผลการศึกษาวิจัยระบุว่าการบริโภคผักตระกูลกะหล่ำที่มีสารซัลโฟราเฟนจะช่วยกระตุ้นกระบวนการสังเคราะห์กลูตาไทโอน เพื่อขจัดสารพิษและป้องกันการตายของเซลล์ DAdopaminergic neurons

            ฤทธิ์รักษาโรคเบาหวาน มีรายงานการทดลองโดยได้ศึกษาความสัมพันธ์ของการได้รับสารซัลโฟราเฟน และการรักษาโรคเบาหวานในหนูที่ถูกเหนี่ยวนำให้เป็นโรคโดยฉีดสารสเตรปโทโซโทซิน (streptozotocin: STZ)  ผลการศึกษาพบว่าซัลโฟราเฟนสามารถป้องกันความเสียหายของหลอดเลือดแดง ยับยั้งสารที่เกี่ยวข้องกับการกระตุ้นขบวนการอักเสบในร่างกายหลายชนิดและช่วยป้องกันการเกิดภาวะ oxidative stress ส่งผลให้เบต้าเซลล์ (β-cells) ในตับอ่อน ซึ่งเป็นเซลล์ที่ทำหน้าที่ผลิตฮอร์โมนอินซูลินในการควบคุมระดับน้ำตาลในเลือดทำงานได้เป็นปกติ

ข้อแนะนำและข้อควรปฏิบัติ

ในการนำพืชตระกูลกะหล่ำมาทำการประกอบอาหารเพื่อให้ได้รับสารซัลโฟราเฟนมากที่สุด ควรทำโดยผ่านความร้อนให้น้อยที่สุด เนื่องจากงานวิจัยพบว่าการใช้อุณหภูมิสูงในกระบวนการปรุงสุกในผักตระกูลกะหล่ำก่อนนำมาบริโภคจะทำให้เอนไซม์ไมโรซีเนสสูญเสียการทำงาน ส่งผลให้สารกลูโคซิโนเลตไม่สามารถเปลี่ยนไปเป็นสารกลุ่มไอโซไทโอไซยาเนต ที่มีประโยชน์ต่อร่างกายได้ถึงแม้เอนไซม์ไมโรซีเนส จากแบคทีเรียในลำไส้มนุษย์จะสามารถเปลี่ยนสารกลูโคซิโนเลตแต่ปริมาณสารไอโซไทโอไซยาเนตที่ผลิตได้จะน้อยกว่าประมาณ 3 เท่าโดยมีผลการศึกษาที่พบว่าเอนไซม์ไมโรซีเนสในบร็อคโคลีมีเสถียรภาพทางความร้อน (thermal stability) ต่ำที่สุด (ช่วงอุณหภูมิไม่เกิน 30-40 องศาเซลเซียส)

อีกรายงานวิจัยหนึ่งพบว่า การนึ่งบร็อคโคลีในระยะเวลาเพียง 2 นาทีจะยับยั้งการเกิดสารซัลโฟราเฟน โดยปริมาณสารซัลโฟราเฟนลดลงประมาณ 50% นอกจากวิธีการประกอบอาหารแล้วระยะเวลาที่ใช้ในการประกอบอาหารก็มีผลเช่นเดียวกัน ยิ่งใช้ระยะเวลานานจะยิ่งสูญเสียปริมาณสารซัลโฟราเฟนในอาหารมากขึ้น เช่น การให้ความร้อนในระดับเล็กน้อยโดยใช้ไมโครเวฟ ระยะเวลา 2 นาที (จำนวน 3 ครั้ง) จะรักษาปริมาณสารซัลโฟราเฟนได้มากกว่าการใช้ความร้อนสูง ในระยะเวลาต่อเนื่อง 5 นาทีเป็นต้น

 

อ้างอิงซัลโฟราเฟน

  1. ณัฐวุฒิ ลายน้ำเงิน บทบาทของสารอัลโฟราเฟนในการป้องกันและรักษาโรคเรื้อรัง.วารสารอาหารปีที่50.ฉบับที่1มกราคม-มีนาคม2563.หน้า22-32
  2. นาฏศจี นวลแก้ว, อรววณ มนทกานติรัตน์, เยาวเรศ ชูลิขิต, ธนิสร์ ปทุมมานนท์, ประธาน ฤาชา, ปราโมทย์มหคุณากร, ศุภชัย ติยวรนันท์, สุภาวดี ดาวดี, สุวิมลทวีชัยศุภพงษ์, กุสุมาลย์ น้อยผา, จันทนา บุญยะรัตน์และเพลินทิพย์ ภูทองกิ่ง. 2556. การศึกษาสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพของสารสกัดจากผักพื้นบ้านไทย. ส่านักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.).
  3. ประไพภัทร คลังทรัพย์.2552.บรอกโคลีต้านมะเร็งสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย.ปทุมธานี.12หน้า.
  4. บุญจิรา รัตนากรพิทักษ์ และเมธา รัตนากรพิทักษ์. 2560. การวิเคราะห์สารส่าคัญประเภทกลูโคซิโนเลตและไอโซไธโอไซยาเนตในพืชตระกูลผักกาดจากมูลนิธิโครงการหลวง จังหวัดเชียงใหม่. ส่านักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.).
  5. ณัฐา โพธาภรณ์ อัญชัญ ชมพูพวง ศิริลักษณ์ อินทะวงศ์และวีรพันธ์ กันแก้ว.2552.การคัดเลือกและปรับปรุงพันธุ์บรอกโคลีเพื่อผลิตต้นอ่อนที่มีสารซัลโฟราเฟนสูง,วารสารโครงการหลวง 14:2-6.
  6. ญาณี โปธาดี, ศิวาพร ธรรมดี และณัฐา โพธาภรณ์. 2555. การคัดเลือกพันธุ์ลูกผสมระหว่างคะน้าและบรอกโคลีที่มีซัลโฟราเฟนสูง. ว.เกษตร 28:1 65-171
  7. พรชัย หาระโคตร,วานสนา หวายพิมาย,เยาวพา จิระเกียรติกุล,ภานุมาศ ฤทธิ์ไชย.ปริมาณแคโรทีนอยด์ ซัลโฟราเฟน สารต้านอนุมูลอิสระและความสามารถในการต้านออกซิเดชั่นของไมโครกรีน ผักพื้นเมืองวงศ์กะหล่ำ.วารสารพืชศาสตร์สงขลานครินทร์ปีที่5.ฉบับที่3กรกฏาคม-กันยายน2561.หน้า108-117
  8. Zhen-xin G, Qiang-hui G, and Ying-juan G. 2012. Factors influencing glucoraphanin and sulforaphane formation in Brassica plants: a review. J Integr Agric. 11(11): 1804-1816.
  9. Jiang X, Liu Y, Ma L, Ji R, Qu Y, Xin Y, and Lv G. 2018. Chemopreventive activity of sulforaphane. Drug Des Devel Ther. 12: 2905-2913
  10. Kala C, Ali SS, Ahmad N, Gilani SJ, and Khan NA. 2018. Isothiocyanate: a review. Res J Pharmacogn. 5(2): 71-89.
  11. Pocasap, P., N. Weerapreeyakul and S. Barusrux. 2013. Cancer preventive effect of Thai rattailed radish (Raphanus sativus L. var. caudatus Alef). J. Funct. Foods. 5: 1372-1381
  12. Ghawi Sk, Methven L, Rastall RA, and Niranjam K. 2012. Thermal and high hydrostatic pressure inactivation of myrosinase from green cabbage: a kinetic study. Food Chem. 131(4): 1240-1247.
  13. Elbarbry F and Elrody N. 2011. Potential health benefits of sulforaphane: a review of the experimental, clinical and epidemiological evidences and underlying mechanisms. J Med Plant Res. 5(4): 473-484
  14. Leoncini E, Malaguti M, Angeloni C, Motori E, Fabbri D, and Hrelia S. 2011. Cruciferous vegetable phytochemical sulforaphane affects phase II enzyme expression and activity in rat cardiomyocytes through modulation of Akt signaling pathway. J Food Sci. 76(7): 175-181.
  15. Fahey, J.W., Y. Zhang and P. Talalay. 1997. Broccoli sprouts: An exceptionally rich source of inducers of enzymes that protect against chemical carcinogens. Proc. Natl. Acad. Sci. 94: 10367–10372.
  16. Li Z. Natural Sulforaphane From Broccoli Seeds Against Influenza A Virus Replication in MDCK Cells. Natural Product Communications 2019: 1–8
  17. Farag MA, and Motall AA. 2010. Sulforaphane composition, cytotoxic and antioxidant activity of crucifer vegetables. J Adv Res. 1(1): 65-70.
  18. Clarke JD, Dashwood RH, and Ho E. 2008. Multi-targeted prevention of cancer by sulforaphane. Cancer Lett. 269(2): 291-304.
  19. Fimognari, C. and P. Hrelia. 2007. Sulforaphane as a promising molecule for fighting cancer. Mutat. Res. 635: 90-104
  20. Perez-Balibrea S, Moreno DA, Garcia-Vigguera C. 2008. Influence of light on health- promoting phytochemicals of broccoli sprouts. J Sci Food Agric. 88(5): 904-910.
  21. Wu Y, Shen Y, Wu X, Zhu Y, Mupunga J, Bao W, Huang J, Mao J, Liu S, and You Y. 2018. Hydrolysis before stir-frying increase the isothiocyanate content of broccoli. J Agric Food Chem. 66(6): 1509-1515.