STKC 2553

จากเปลือกกุ้งและกระดองปูสู่ไคโตซาน

วรรณี ศรีนุตตระกูล
กลุ่มวิจัยและพัฒนานิวเคลียร์
สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)

ไคโตซานเป็นสารพอลิเมอร์ธรรมชาติที่สกัดได้จากไคตินที่พบในเปลือกกุ้ง กระดองปู และแกนปลาหมึก เป็นต้น โดยมี หมู่อะมิโนที่แสดงสมบัติในการละลายได้ในกรดอินทรีย์เจือจาง สามารถจับกับไอออนของโลหะได้ดี และสารมีฤทธิ์ทาง ชีวภาพ ปัจจุบันมีการนำไคโตซานไปประยุกต์ใช้มากมาย เนื่องจากสมบัติพิเศษหลายประการของไคโตซาน ได้แก่ ความไม่เป็นพิษ มีความเข้ากันได้ทางชีวภาพ (biocompatibility) เสื่อมทางชีวภาพ (biodegradable) และไม่ก่อให้เกิด อันตรายต่อสิ่งแวดล้อม

   
Rouget เป็นผู้ค้นพบไคโตซานครั้งแรกเมื่อ ค. ศ. 1859 โดยการต้มไคตินกับสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ เข้มข้น ซึ่งได้สารที่มีสมบัติแตกต่างจากไคติน คือสามารถละลายได้ในสารละลายอินทรีย์เจือจาง และต่อมาในปี 1894 Hoppe-Seiler ได้ตั้งชื่อเป็น “ไคโตซาน” มีสูตรโครงสร้างแสดงดังรูป
 
 
โครงสร้างของไคโตซาน (1-4)-2-amino-2-deoxy- b -D-glucan

ประโยชน์ของไคโตซาน

  • ด้านการเกษตรกรรมและอาหาร

ไคโตซานสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการเกษตรได้ เนื่องจาก เป็นพอลิเมอร์ที่มีอยู่ตามธรรมชาติและเสื่อมทางชีวภาพ ได้ จึงไม่ก่อให้เกิดปัญหามลพิษ มีการนำไคโตซานไปใช้เป็นสารเคลือบผลไม้ เพื่อป้องกันแบคทีเรีย ช่วยยืดอายุการเก็บ ของผลไม้ให้ได้นานขึ้น ทำให้ผลไม้ยังสดใหม่อยู่ ไคโตซานใช้ลดปริมาณคลอเรสเตอรอลและไตรกลีเซอไรด์ในเลือด โดยการผสมไคโตซานในอาหาร ซึ่งมีการใช้เป็นส่วนผสมขายในประเทศญี่ปุ่น ได้แก่ คุกกี้ ก๋วยเตี๋ยว และน้ำส้ม

  • ด้านการบำบัดน้ำทิ้ง

เนื่องจากไคโตซานมีหมู่เอมีน ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวให้อิเล็กตรอน จึงสามารถทำปฏิกิริยากับโปรตีน สีย้อมผ้า และไอออน ของโลหะได้ มีการนำไคโตซานไปใช้ดูดซับสีย้อมผ้าในน้ำทิ้ง และใช้ในการดูดซับไอออนของโลหะในการบำบัดน้ำทิ้ง ได้แก่ ตะกั่ว ทองแดง ปรอท โครเมียม และยูเรเนียม

  • ทางด้านเภสัชกรรมและการแพทย์

ไคโตซานถูกนำมาใช้ทางเภสัชกรรม โดยการใช้เป็นตัวขนส่งยา (drug delivery) เพื่อเพิ่มการดูดซึมและปลดปล่อยยา ในทางการแพทย์มีการนำไคโตซานไปใช้เป็นวัสดุปิดแผล ทำให้แผลหายเร็วขึ้นหรือทำให้เลือดจับเป็นก้อน นอกจากนี้ ยังมีการตีพิมพ์ผลงานวิจัยที่เกี่ยวกับการใช้ไคโตซานในการลดปริมาณคลอเรสเตอรอลและไขมันในสัตว์ ซึ่งพบว่าสัตว์ที่ เลี้ยงด้วยอาหารเม็ดไคโตซานมีปริมาณคลอเรสเตอรอลในอุจจาระเพิ่มขึ้น ถึงแม้ว่าจะยังไม่ทราบกลไกการลดปริมาณ คลอเรสเตอรอลที่ชัดเจนก็ตาม

  • ทางด้านสุขภาพและเครื่องสำอาง

มีการใช้ไคโตซานในผลิตภัณฑ์ดูแลผม ได้แก่ แชมพู และครีมนวด ซึ่งมีวางจำหน่ายในประเทศญี่ปุ่น และยุโรป และยังมี การใช้ในผลิตภัณฑ์ดูแลผิวหนัง ได้แก่ ครีมอาบน้ำ และโลชัน

  • ทางด้านเทคโนโลยีนิวเคลียร์

มีการนำไคโตซานไปใช้เป็นสารดูดซับยูเรเนียม เพื่อทำให้มีความเข้มข้นเพิ่มขึ้น เพื่อประยุกต์ใช้ในการวิเคราะห์ปริมาณ ยูเรเนียมระดับน้อย ๆ ในน้ำประปาและน้ำทะเล

จากประโยชน์ของไคโตซานที่มีมากมาย แต่เนื่องจากไคโตซานมีน้ำหนักโมเลกุลสูงและความสามารถในการละลายได้ ในตัวทำละลายต่าง ๆ ได้น้อย ทำให้เป็นข้อจำกัดของการนำไปใช้ประโยชน์ จึงมีการปรับปรุงสมบัติของไคโตซานให้ เหมาะสมกับการนำไปใช้ให้ได้มากขึ้น โดยการเพิ่มความสามารถในการละลายได้ของไคโตซาน ซึ่งสามารถทำได้โดย การลดน้ำหนักโมเลกุลลงด้วยวิธีการต่าง ๆ ได้แก่ การใช้วิธีทางเคมี วิธีทางรังสี และวิธีการใช้เอนไซม์

วิธีทางรังสีเป็นวิธีหนึ่งที่ได้รับความนิยม โดยมีการใช้รังสีแกมมา และลำอิเล็กตรอนในการทำให้แตกสลาย (degradation) ไคโตซาน ทำให้น้ำหนักโมเลกุลลดลง และมีการใช้รังสีแกมมาในการต่อกิ่งไคโตซาน (chitosan grafting) เพื่อทำให้มีความเหมาะสมกับการนำไปใช้งานได้มากขึ้น

References