Development of silk sericin extraction process using bromelain and study antioxidant activities of the hydrolysates การพัฒนากระบวนการสกัดโปรตีนกาวไหมด้วยเอนไซม์โบรมิเลนและศึกษาสมบัติการต้านอนุมูลอิสระของสารสกัด

Abstract

โปรตีนเซริซิน (Sericins) หรือโปรตีนกาวไหมเป็นโปรตีนที่ได้จากเส้นใยของหนอนไหม (Bombyx mori) ได้รับความสนใจอย่างมากในการนำมาใช้ประโยชน์ด้านเครื่องสำอางและการแพทย์ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษากระบวนการสกัดโปรตีนกาวไหมจากรังไหมสีขาวเพื่อการใช้ประโยชน์ในผลิตภัณฑ์เครื่องสำอาง  โดยดำเนินการศึกษาวิธีการสกัดและปริมาณเอนไซม์โบรมิเลนที่เหมาะสมต่อการย่อยโปรตีนกาวไหม ในการศึกษาปริมาณเอนไซม์โบรมิเลนที่เหมาะสม  ได้เตรียมสารสกัดโปรตีนกาวไหมและนำสารสกัดมาย่อยด้วยเอนไซม์ โดยศึกษาความเข้มข้นของเอนไซม์ 5 ความเข้มข้น คือ ร้อยละ 1, 2, 3, 4 และ 5  เก็บสารสกัดโปรตีนกาวไหมหลังการย่อยด้วยเอนไซม์มาทดสอบความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระด้วยวิธี DPPH assay พบว่าความเข้มข้นของเอนไซม์โบรมิเลนที่ใช้ในการย่อยมีผลต่อความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระของสารสกัดของโปรตีนกาวไหม ที่ระดับความเข้มข้นของเอนไซม์ร้อยละ 5 ให้ผลการต้านอนุมูลอิสระดีที่สุดมีค่า IC50 เท่ากับ 7.20±0.10 มิลลิกรัมต่อมิลลิลิตร จึงเลือกใช้เอนไซม์โบรมิเลนที่ความเข้มข้นดังกล่าวในการย่อยสารสกัดโปรตีนกาวไหมที่ได้จากกระบวนการสกัด 3 วิธี ได้แก่ 1) การสกัดด้วยน้ำกลั่น ร่วมกับการให้ความร้อนและความดัน 2) การสกัดด้วยสารละลายฟอสเฟตบัพเฟอร์ pH 7.0 ร่วมกับการให้ความร้อนและความดัน และ 3) การสกัดด้วยสารละลายโซเดียมไฮโดรเจนคาร์บอเนตหรือเบกกิ้งโซดาร้อยละ 0.2 ร่วมกับการให้ความร้อน จากนั้น นำสารสกัดที่ได้มาศึกษาสมบัติต่างๆ ได้แก่ ปริมาณโปรตีน ขนาดโมเลกุลของโปรตีน และความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ พบว่าปริมาณโปรตีนในสารสกัดที่ผ่านการย่อยด้วยเอนไซม์มีค่าเท่ากับ 13.00±0.64, 12.30±0.50, และ 13.20±0.95 มิลลิกรัม/มิลลิลิตร ตามลำดับ โมเลกุลของโปรตีนที่ผ่านการย่อยด้วยเอนไซม์ที่วัดด้วยด้วยเทคนิค Sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis โดยใช้ระบบ Tricine  (tricine-SDS-PAGE) พบว่ามีขนาดเล็กกว่าโปรตีนที่ไม่ผ่านการย่อย และสารสกัดโปรตีนกาวไหมหลังการย่อยด้วยเอนไซม์มีความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระสูงกว่าโปรตีนกาวไหมก่อนการย่อยด้วยเอนไซม์อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ  จึงสรุปได้ว่าการใช้เอนไซม์โบรมิเลนสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการต้านอนุมูลอิสระของสารสกัดโปรตีนกาวไหมได้

Development of silk sericin extraction process using bromelain and study antioxidant activities of the hydrolysates

Sericins, the glue-like proteins obtained from silk threads of Bombyx mori, have received many attentions in cosmetic and biomedical applications. This research aimed to study extraction process of sericins from white silk cocoon. Firstly, silk cocoon were cleaned, dried, and extracted with distilled water in an autoclave. The silk extract was digested with bromelain in 5 different levels at 1, 2, 3, 4 and 5%. After digestion, the extracts were tested for antioxidant activities by DPPH assay. It was found that the protein hydrolysate with 5% bromelain gave the highest antioxidant activities against DPPH assay with IC50 value of 7.20±0.10 mg/ml. Therefore, the bromelain concentration at 5% was chosen to digest silk extracts obtained from the 3 extraction methods, 1) extraction with distilled water in an autoclave, 2) extraction with phosphate buffer solution pH 7.0 in an autoclave and 3) extraction with 0.2% sodium hydrogen carbonate (NaHCO₃) or baking soda solution and heating. Then the extracts were further digested with 5% bromelain in appropriate condition. The protein hydrolysates were collected, and the protein contents, molecular size, and antioxidant activities were measured. It was found that the protein hydrolysates had protein content of 13.00 ± 0.64, 12.32 ± 0.50 and 13.20 ± 0.95 mg/ml, respectively. Molecular size analysis using Tricine system of Sodium Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis (Tricine SDS-PAGE) showed that the sizes of protein hydrolysates were smaller than that of the undigested. The antioxidants activities by DPPH assay revealed that protein hydrolysates showed significantly higher antioxidant activities than that of proteins before enzymatic digestion. It can be concluded that bromelain can enhance the antioxidant efficiency of the silk sericin extract.