Value added process on Caulerpa waste: extraction of bioactive polysaccharides for application in cosmetic

การแยกสารสกัดโพลีแซคคาไรด์จากพืชและสาหร่ายโดยทั่วไปมักใช้การตกตะกอนโพลีแซคคาไรด์ด้วยสารละลายเอทานอล เนื่องจากโพลีแซคคาไรด์ไม่ละลายในแอลกอฮอล์ การเติมเอทานอลในปริมาณที่มากพอ จะทำให้โพลีแซคคาไรด์เกิดการแยกตัวจับกันสายหรือเป็นก้อนตะกอน จำนวนเอทานอลที่ใช้มักมีปริมาณ 2-4 เท่าของปริมาตรสารสกัด หากเติมเอทานอลลงในสารละลายโพลีแซคคาไรด์โดยไม่ได้ระเหยน้ำบางส่วนออกหรือเพิ่มความเข้มข้นก่อนจะทำให้ต้องใช้ปริมาณเอทานอลจำนวนมาก เป็นการสิ้นเปลืองและเสียค่าใช้จ่ายสูง ดังนั้นการศึกษาส่วนใหญ่จึงมักนำสารละลายโพลีแซคคาไรด์ไประเหยน้ำออกด้วยเครื่องระเหยภายใต้ความดันต่ำ (Rotary evaporator) เพื่อเพิ่มความเข้มข้นของสารสกัดก่อน แล้วจึงตกตะกอนด้วยเอทานอล โดยโพลี-แซคคาไรด์ที่แยกได้ในขั้นตอนนี้จัดเป็นสารสกัดหยาบ (Crude extract)

เมื่อต้องการให้ได้สารสกัดโพลีแซคคาไรด์บริสุทธิ์ การศึกษาส่วนใหญ่มักใช้เทคนิค Column chromatography เพื่อให้ได้สารสกัดที่มีความบริสุทธิ์สูง (Purified extract) วิธีการนี้มีความเหมาะสมกับการศึกษาระดับห้องปฏิบัติการที่ต้องการศึกษาโครงสร้าง/ชนิดสารสำคัญในสารสกัด แต่อาจไม่เหมาะสมหากต้องการแยกสารครั้งละจำนวนมากๆ อีกทั้งระดับความบริสุทธิ์ของสารสกัดที่แยกได้จากวิธี Chromatography อาจไม่จำเป็นต่อการผลิตเชิงพาณิชย์ คณะผู้วิจัยจึงมีแนวคิดที่จะนำเทคนิคการแยกสารด้วย Microfiltration (MF) และ Ultrafiltration (UF) membrane มาใช้แยกและเพิ่มความบริสุทธิ์สารสกัดโพลีแซคคาไรด์จากสาหร่ายพวงองุ่นเหลือทิ้ง โดยการแยกด้วย MF และ UF เป็นกระบวนการแยกที่สามารถเพิ่มความเข้มข้นและความบริสุทธิ์ของสารได้โดยอาศัยความแตกต่างของขนาดโมเลกุล ได้สารสกัดที่มีความบริสุทธิ์ในระดับ Partially purified extract การแยกด้วยเมมเบรนมีข้อดีที่ช่วยประหยัดเวลา สามารถนำสารละลายโพลีแซค-คาไรด์หลังแยกกากเซลล์ออกมาผ่านระบบ MF และ UF ได้เลยโดยไม่ต้องไประเหยน้ำ (Evaporate) และตกตะกอนด้วยเอทานอล อีกทั้งสามารถควบคุมและกำหนดความเข้มข้นสารสกัดที่ต้องการได้

การประเมินสมรรถนะหรือประสิทธิภาพการแยกสารด้วยเมมเบรนมักใช้ค่าฟลักซ์ (Flux) และค่าการกักกันสาร (Retention coefficient, Rj) เป็นตัวบ่งชี้ โดยค่าฟลักซ์เป็นค่าที่บ่งบอกอัตราการไหล (เชิงมวลหรือปริมาตร) ของเพอมิเอทต่อพื้นที่และเวลาการกรอง มีหน่วยเป็น m³/m²s  หรือ l/m²h สำหรับค่าการกักกัน คือ ค่าที่แสดงถึงความสามารถในการกักตัวถูกละลายหรือสารที่ต้องการของเมมเบรน หรือการแยกสาร (Selectivity) ของเมมเบรน ค่าฟลักซ์ขึ้นกับหลายปัจจัย เช่น ความหนืด ความเข้มข้นของสาร อัตราการไหล (Flow rate) และความดันในการป้อนสาร (Feed pressure) ขณะที่ค่าการกักกันสารขึ้นกับขนาดของรูพรุนของเมมเบรน สภาวะการดำเนินงาน การเกิดฟาวลิ่ง และคุณสมบัติของสารป้อน เป็นต้น

โครงการนี้จึงประสงค์จะศึกษาพารามิเตอร์ต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับของการแยกสารสกัดด้วยเมมเบรนดังที่กล่าวข้างต้น เพื่อให้ได้สภาวะ (Conditions) การแยกสารสกัดโพลีแซคคาไรด์ที่เหมาะสม ได้ปริมาณผลผลิต (Yield) และปริมาณสารสำคัญสูง มีศักยภาพการออกฤทธิ์ชีวภาพทางเครื่องสำอางเหมาะสมต่อการนำไปใช้ ทั้งนี้จะศึกษาการแยกสารสกัดโพลีแซคคาไรด์ด้วยวิธี Chromatography เพื่อใช้เปรียบเทียบคุณสมบัติสารสกัดที่ได้จากการแยกด้วยวิธีเมมเบรนด้วย