ไฟโคไซยานิน
ไฟโคไซยานิน
ชื่อสามัญ Phycocyanin
ประเภทและข้อแตกต่างไฟโคไซยานิน
ไฟโคไซยานิน คือไฟโคบิลิโปรตีนหนึ่ง ซึ่งเป็นรงควัตถุที่มีสีน้ำเงินหรือเป็นสารประกอบที่มีสีฟ้าเรืองแสงได้และสามารถละลายน้ำได้ โดยทั่วไป ไฟโคไซยานินจะให้ค่าการดูดกลืนแสงสูงสุด(λmax ) ในช่วงความยาวคลื่น 610ถึง 620 นาโนเมตรและเมื่อเรืองแสงจะวัดค่าการดูดกลืนแสงสูงสุดได้ที่ช่วงความยาวคลื่น 636 ถึง 650 นาโนเมตร ส่วนโมเลกุลของไฟโคไซยานินจะรวมตัวอยู่ในรูปไตรเมอร์ (α3β3)เฮกซะเมอร์(α6β6) และโอลิโกเมอร์ (Oligomers) แบบอื่นๆ สารประกอบเชิงซ้อนเหล่านี้ก่อตัวขึ้นจากโมโนเมอร์(αβ-monomer) ของไฟโคไซยานิน ซึ่งประกอบด้วย หน่วยย่อยอัลฟา (α-subunit) และหน่วยย่อยเบต้า (β-subunit) โดยที่หน่วยย่อยอัลฟา และหน่วยย่อยเบต้าดังกล่าวแต่ละหน่วยจะมีใบลินเกาะอยู่กับกรดอะมิโนซิสเตอีนบนอะโพโปรตีนของหน่วยย่อย 1 และ 2 หมู่ตามลำดับ
สำหรับประเภทของไฟโคไซอินนั้นสามารถแบ่งออกเป็น 2 ประเภทตามสัญลักษณ์หรือการเขียนชื่อของไฟโคไซยานิน ซึ่งโดยทั่วไปมักใช้คำนำหน้า (Prefix) ของคำว่า Phycocyanin เช่น C- หรือ R- เพื่อบอกถึงเหล่าที่มาของสารประกอบนั้นที่ค้นพบเป็นครั้งแรก โดยไฟโคไซยานินที่พบมากคือ C-Phycocyanin ซึ่งเป็นไฟโคไซยานินที่พบในไซยาโนแบคทีเรีย ส่วน R-Phycocyanin เป็นไฟโคไซยานินที่พบในสาหร่ายสีแดงในคลาส Rhodophyceae เป็นต้น
แหล่งที่พบและแหล่งที่มาไฟโคไซยานิน
ไฟโคไซยานินเป็นรงควัตถุหรือสารประกอบที่ได้จากกระบวนการสังเคราะห์และสกัดจากสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินทุกชนิด สาหร่ายสีแดง และสาหน่ายสีทอง บางชนิด อาทิ เช่น Spirulina sp. ,Phormidium sp. , Lyngbya sp. ,Anacystis nidulans,Spirulina (Arthrospira) fusiformis,Thermosynechcoccus vulcanus,Porphyridium cruentum เป็นต้น
ทั้งนี้สาหร่ายที่เป็นแหล่งที่มาของไฟโคไซยานินอาจมีคุณสมบัติในการต้านอนุมูลอิสระและค่าการดูดกลิ่นแสงที่ต่างกันได้ โดยจะขึ้นอยู่กับประเภท-สปีชี่ของสาหร่าย แหล่งที่มาวิธีการเพาะเลี้ยงวิธีการสกัดออกจากเซลล์และกระบวนการหลังการสกัด เป็นต้น
ปริมาณที่ควรได้รับจากไฟโคไซยานิน
ในปัจจุบันยังไม่มีการกำหนดเกณฑ์และรูปแบบการใช้ไฟโคไซยานินที่แน่ชัดเหมือนกับการกำหนดเกณฑ์ของปริมาณสารอาหารที่ควรได้รับประจำวัน เพราะไฟโคไซยานินไม่ได้เป็นสารอาหารที่จำเป็นต่อร่างกายโดยเป็นเพียงสารที่ใช้ในการป้องกันการเกิดภาวะการเจ็บป่วยบางประการ ของร่างกายเท่านั้น ซึ่งในปัจจุบันได้มีการสกัดไฟโคไซยานินจากสาหร่ายมาใช้เป็นผลิตภัณฑ์เสริมอาหารวางจำหน่ายตามร้านค้าต่างๆ มากมาย ดังนั้นในการใช้ผลิตภัณฑ์เสริมอาหารดังกล่าวจึงควรปรึกษาแพทย์ผู้เชี่ยวชาญก่อนใช้ทุกครั้ง เพื่อความปลอดภัยจากผลข้างเคียงทั้งในระยะสั้นและระยะยาว
ประโยชน์และโทษไฟโคไซยานิน
สำหรับประโยชน์ของไฟโคไซยานินนั้น จากการศึกษาพบว่าไฟโคไซยานินมีประโยชน์อย่างมากในทางอุตสาหกรรมและเภสัชกรรม โดยเฉพาะคุณสมบัติของรงควัตถุที่ทำให้เกิดสีในสาหร่ายจึงมีการนำไปใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม เพื่อเป็นสารแต่งสีจากธรรมชาติแทนการใช้สารแต่งสีสังเคราะห์ในอุตสาหกรรมอาหาร และเครื่องสำอาง อาทิ ไอศกรีม เจลลี่ลูกกวาด อายไลน์เนอร์ และลิปสติก เป็นต้น
นอกจากนี้ในทางเภสัชกรรมและทางการแพทย์ยังมีการศึกษาวิจัยสารไฟโคไซยานิน พบว่ามีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ (antioxidant) ต้านการอักเสบ (anti-inflammatory) และช่วยป้องกันเซลล์สมองไม่ให้ถูกทำลาย (neuroprotective) ได้ ดังนั้นในปัจจุบันจึงมีการสกัดไฟโคไซยานินจากสาหร่ายมาใช้เป็นผลิตภัณฑ์เสริมอาหารเพื่อป้องกันการเกิดอนุมูลอิสระที่เป็นสาเหตุของโรคมะเร็ง อัลไซเมอร์ ภาวะแก่ก่อนวัย โดยหัวใจและหลอดเลือด รวมถึงการอักเสบต่างๆ ของร่างกายโดยการสกัดไฟโคไซยานินในปัจจุบันอาศัยหลักการทำลายผนังเซลล์เพื่อให้ไฟโคไซยานินซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อไทลาคอยด์จะถูกปลดปล่อยออกสู่ภายนอกเซลล์ โดยสามารถทำได้หลายวิธี แต่สามารถแบ่งได้เป็น 3 ประเภท คือ (1) การใช้แรงกล เช่น เครื่องบด คลื่นอัลตราโซนิก และการใช้แรงดันสูง (2) การทำลายทางกายภาพ เช่นความร้อน หรือการแช่เยือกแข็งสลับกับการละลาย และ (3) การย่อยด้วยเอนไซม์หรือสารเคมี อย่างไรก็ตาม วิธีที่เหมาะสมที่ใช้ในการสกัดไฟโคไซยานินในสาหร่ายแต่ละชนิดจะมีความแตกต่างกันและปริมาณของไฟโคไซยามินก็จะแตกต่างกันเช่นกัน
การศึกษาวิจัยที่เกี่ยวข้องไฟโคไซยานิน
มีผลการศึกษาวิจัยถึงคุณสมบัติของไฟโคไซยานินด้านการแพทย์พบว่ามีฤทธิ์ต่างๆดังนี้
ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ จาการศึกษาวิจัยพบว่าสารไฟโคไซยานินมีความสามารถในการกำจัดอนุมูลไฮดรอกซิล (Hydroxyl radicals) และอนุมูลเปอร์ออกซิล (Peroxyl radical) โดยมีไฟโคไซยาโนไบลินทำหน้าที่ในการต้านการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชั่นและกำจัดอนุมูลอิสระ โดยไฟโคไซยานินที่สกัดจากสาหร่าย Aphanizomenon flos-aquae (AFA) ซึ่งอยู่ในกลุ่มไซยาโนแบคทีเรียมีความสามารถกําจัดอนุมูลเปอร์ออกซิลได้เช่นเดียวกันและยังพบว่าไฟโคไซยานินจากสาหร่าย S. platensis จะสร้างอนุมูลไฮดรอกซิลในสภาวะที่มีแสง แต่จะกำจัดอนุมูลโฮดรอกซิลในสภาวะที่ไม่มีแสง การทําให้ไฟโคไซยานินเสียสภาพทางธรรมชาติโดยใช้สารเคมีจะทำให้ความสามารถในการสร้างอนุมูลดังกล่าวหมดไป และในทางตรงกันข้ามไฟโคไซยานินที่สูญเสียสภาพทางธรรมชาติจะมีความสามารถในการกำจัดอนุมูลโฮดรอกซิลเพิ่มขึ้น ซึ่งชี้ว่าไฟโคไซยาโนไบลินทำหน้าที่หลักในการกำจัดอนุมูลโฮดรอกซิล และพบว่าส่วนของอะโพโปรตีนก็มีคุณสมบัตินี้ด้วยเช่นเดียวกัน ความสามารถในการกำจัดอนุมูลไฮดรอกซิลดังกล่าวยังเพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นของไฟโคไซยานินที่เพิ่มขึ้นอีกด้วย
และยังมีอีกการศึกษาหนึ่งพบว่าซี-ไฟโคไซยานิน (C-phycocyanin) มีคุณสมบัติที่สามารถกำจัดสารอนุมูลอิสระได้ โดยการสร้างพันธะหรือให้อิเล็กตรอนกับโมเลกุลที่เป็นอนุมูลอิสระ เช่น อนุมูลอิสระแอลคอกซี (alkoxy radical) อนุมูลอิสระไฮดรอกซี (hydroxyl radical) อนุมูลอิสระเปอร์ออกซี (peroxyl radical) อนุมูลอิสระเปอร์ออกซีไนไตรท (peroxinitrite) อนุมูลอิสระ DPPH และอนุมูลอิสระ ABTS เป็นต้น ส่งผลให้เกิดความเสถียรของอิเล็กตรอนช่วยปกป้องและลดความรุนแรงจากการทำปฏิกิริยาของอนุมูลอิสระภายในเซลล์ได้ส่วนศึกษาสมบัติการต้านอนุมูลอิสระของซี-ไฟโคไซยานิน (C-phycocyanin) ที่สกัดได้จากไซยาโนแบคทีเรีย 3 ชนิด ได้แก่Lyngbya sp., Phormidium sp. และ Spirulina sp. พบว่าสามารถต้านอนุมูลอิสระเปอร์ออกซี และอนุมูลอิสระไฮดรอกซีได้ โดยซี-ไฟโคไซยานินที่ได้จาก Phormidium sp. สามารถต้านอนุมูลอิสระไฮดรอกซีได้ดีกว่าซี-ไฟโคไซยานินจาก Lyngbya sp. และ Spirulina sp. ตามล าดับ และพบว่าซี-ไฟโคไซยานินที่ได้จาก Lyngbya sp. สามารถต้านอนุมูลอิสระเปอร์ออกซีได้ดีกว่า Spirulina sp. และ Phormidium sp. ตามลำดับ
ฤทธิ์ต้านอักเสบมีการรายงานว่าซี-ไฟโคไซยานิน (C-phycocyanin) สามารถยับยั้งและชะลอการก่อตัวของสาร iNOS (inducible nitric oxide synthase) COX-2 (Cyclooxygenase-2) PGE2 (prostaglandin E2) และสารที่ชักนำให้เกิดเนื้อร้าย TNFa (tumornecrosis factor-a) อีกทั้งยังลดการแทรกซึมของนิวโทรฟิล (neutrophil) ซึ่งถูกเหนี่ยวนำด้วยสารคาราจีแนนบริเวณอุ้งเท้าหนูได้โดยสารดังกล่าวนี้ เป็นสาเหตุที่ส่งผลให้เกิดการอักเสบ และความเจ็บปวด
ฤทธิ์ปกป้องเซลล์ประสาท มีการศึกษาบทบาทของซี-ไฟโคไซยานินในการปกป้องเซลล์ประสาทหนูโดยชักนำให้เซลล์สมองหนูเกิดการตายโดยการขาดโพแทสเซียมและซีรัม (K/S) ส่งผลให้เกิดภาวะออกซิเดชันเกินสมดุล พบว่าซี-ไฟโคไซยานินสามารถป้องกันการตายของเซลล์สมองหนูได้ซึ่งอาจเกิดจากการยับยั้งการก่อตัวของสารอนุมูลอิสระที่ส่งผลทำลายเซลล์ประสาทของหนู
นอกจากนี้ในกระบวนการผลิตและสกัดไฟโคไซยานินยังมีผลการศึกษาวิจัยระบุว่าการสังเคราะห์พิกเมนต์กลุ่มไฟโคบิลิโปรตีนของสาหร่ายจะตอบสนองได้ดีต่อการเหนี่ยวนำทางสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะคุณภาพแสง โดยพบว่าสภาวะของแสงและอุณหภูมิที่เหมาะสมต่อการผลิตไฟโคบิลิโปรตีนของสาหร่ายSpirulina platensis ในการเลี้ยงแบบคราวเดียวคือที่ 2,000 lux และที่ 35 องศาเซลเซียส ส่วนอีกการศึกษาหนึ่งพบว่าเซลล์ของสาหร่ายสดจะให้ผลผลิตไฟโคไซยานินสูงกว่าการใช้เซลล์แห้ง โดยที่การทำแห้งสาหร่ายสไปรูไลนาด้วยวิธีต่างๆกัน เช่น การทำแห้งด้วยเครื่องทำแห้งแบบพ่นฝอย และการทำแห้งด้วยตู้อบลมร้อนจะสูญเสียไฟโคไซยานินถึงร้อยละ 45 เมื่อเทียบกับการใช้เซลล์สด
ข้อแนะนำและข้อควรปฏิบัติ
มีรายงานการศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการผลิตทางการค้าของไฟโคไซยานิน กล่าวว่าไฟโคไซยานินที่ใช้ในอุตสาหกรรมยาต้องใช้ชนิดที่มีความบริสุทธิ์ 4.0 ส่วนชนิดที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหารต้องใช้ชนิดที่มีความบริสุทธิ์ 2.0 ดังนั้นในการเลือกผลิตภัณฑ์เสริมอาหารจากไฟโคไซยานินจึงควรสอบถามหรือสืบค้นของแหล่งที่มา แหล่งผลิต รวมถึงความบริสุทธิ์ของวัตถุดิบและสารสกัดที่นำมาใช้ผลิต นอกจากนี้ในการใช้ผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร เนื่องจากยังไม่มีเกณฑ์และข้อกำหนดในการใช้ที่แน่ชัด อีกทั้งขนาดและปริมาณในการใช้ก็ยังไม่มีข้อมูลที่แน่นอน ดังนั้นก่อนการใช้จึงควรต้องปรึกษาแพทย์ผู้เชี่ยวชาญก่อนใช้เสมอ
อ้างอิงไฟโคไซยานิน
- วันเพ็ญ ภูติจันทร์. 2549. วิทยาสาหร่าย. โอ เอส พริ้นติ้ง เฮาส์, กรุงเทพฯ.
- รชนิมุข หิรัญส่งจาเลิศ,กนกนันท์ เอกบรรพต , มะลิวัลย์ คุตะโก,ศรีสมาน ธาระนาถ.ผลของความเข้มแสงต่อปริมาณ ซี-ไฟโคไซยานินในส่าหร่าย.วารสารแก่นเกษตรปีที่43.ฉบับพิเศษ1.2558.หน้า548-555
- ราเชนทร์ ดวงศรี. 2552. การสกัดและความคงตัวของไฟโคไซยานินจากสาหร่ายสไปรูไลนา. วิทยานิพนธ์ปริญญาวิทยาศาสตรมหาบัณฑิต, สาขาเทคโนโลยีอาหาร, มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสุรนาร
- Bhat, V. B. and Madyastha, K. M. (2000). C-Phycocyanin: A potent peroxyl radical scavenger in vivo and in vitro .Biochemical and Biophysical Research Communications. 275: 20- 25.
- Romay, C., Gonzalez, R., Ledon, N., Remirez, D., & Rimbau, V. (2003). C-Phycocyanin: a biliprotein with antioxidant, anti-inflammatory and neuroprotective effects. Current Protein and Peptide Science, 4(3), 207-216
- Glazer, A.N. and Hixson, C.S. (1975). Characterization of R-Phycocyanin: chromophore content of R-Phycocyanin and C-Phycoerytrin. J. Biological Chemistry. 250(14): 5487-5495
- Patel, A., Mishra, S., & Ghosh, P. K. (2006). Antioxidant potential of C-phycocyanin isolated from cyanobacterial species Lyngbya, Phormidium and Spirulina spp. Indian Journal of Biochemistry and Biophysics, 43(1), 25-31.
- Bhaskar, S.U., Gopalaswamy, G. and Raghu, R. A. (2005). Simple method for efficient extraction and purification of C-Phycocyanin from Spirulina platensis Geitler. Indian J. Experimental Biology. 43(3): 277-279.
- Shih, C. M., Cheng, S. N., Wong, C. S., Kuo, Y. L., & Chou, T. C. (2009). Antiinflammatory and antihyperalgesic activity of C-phycocyanin. Anesthesia and Analgesia, 108(4), 1303-1310
- Benedetti, S., Benvenuti, F., Pagliarani, S., Francogli, S., Scoglio, S. and Canestrari, F. (2004). Antioxidant properties of a novel phycocyanin extract from the blue-green alga Aphanizomenon flos-aquae. Life Sciences. 75: 2353–2362.
- Fukui, K., Saito, T., Noguchia, Y., Kodera, Y., Matsushimaa, A., Nishimura, H. and Inada, Y. (2004). Relationship between color development and protein conformation in the PC molecule. Dyes and Pigments. 63: 89-94.
- Sarada, R., Pillai, M. G. and Ravishankar, G.A. (1999). Phycocyanin from Spirulina sp: influence of processing of biomass on phycocyanin yield, analysis of efficacy of extraction methods and stability studies on phycocyanin. Process Biochemistry. 34: 795–801
- Chorus, I. and Bartram, J. 1999. Toxic cyanobacteria in water: A guide to their public health consequences monitoring and management. St Edmundsbury Press, New York.
- Bhat, V. B. and Madyastha, K. M. (2001). Scavenging of peroxynitrite by phycocyanin and phycocyanobilin from Spirulina platensis: Protection against oxidative damage to DNA. Biochemical and Biophysical Research Communications. 285: 262–266.
- Rimbau, V., Camins, A., Pubill, D., Sureda, F. X., Romay, C., Gonzalez, R., Jiménez, A., Escubedo, E., Camarasa, J., & Pallàs, M. (2001). C-Phycocyanin protects cerebellar granule cells from low potassium/serum deprivation-induced apoptosis. Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology, 364(2), 96-104.
- Adir, N. and Lerner, N. (2003). The crystal structure of a novel unmethylated form of C-Phycocyanin, a possible connector between cores and rods in phycobilisomes. J. Bio Chem .278(28): 25926-25932.
- Estrada, J.E.P., Bescos, P.B. and Fresno, A.M.V.D. (2001). Antioxidant activity of different fractions of Spirulina platensis protean extract. Il Farmaco. 56: 497–500.