ไคโตซาน

ไคโตซาน ประโยชน์และงานวิจัย

ไคโตซาน คือ สารธรรมชาติชนิดหนึ่งที่มีในสัตว์กระดองแข็งและขาเป็นปล้อง เช่น เปลือกกุ้ง กั้ง และกระดองปู ซึ่งเมื่อนำมาสกัดแยกเอาแคลเซียม โปรตีน และแร่ธาตุที่ไม่ต้องการออกไป ก็จะได้สารสำคัญที่มีโครงสร้างทางเคมีคล้ายเซลลูโลส เรียกว่า "ไคติน" (chi-tin) ไคโตซานถูกค้นพบในปี 1859 โดยศาสตราจารย์ C.Rouget

ไคโตซาน (Poly (1, 4-2- amino-2-deoxy-β-D-glucosamine))
ไคโตซานเกิดจากปฏิกิริยาการกำจัดหมู่อะซีติล (Deacetylation) ของไคตินด้วยด่างเข้มข้น ทำให้โครงสร้างของไคตินบางส่วนเปลี่ยนแปลงไป โดยมีการเปลี่ยนหมู่ฟังก์ชันที่มีหมู่อะเซตามิโด (-NHCOCHᴣ)เปลี่ยนไปอยู่ในรูปของหมู่อะมิโน (-NH₂) ที่ตำแหน่งคาร์บอนตัวที่ 2 สมบัติทางกายภาพและทางเคมีของไคโตซานเป็นโพลิมเมอร์สายยาว มีประจุบวก เนื่องจากเกิดโปรโตเนตหมู่อะมิโน (ในรูป-NHᴣ⁺) ปกติไคโตซานละลายได้ดีในกรดอินทรีย์ เช่น กรดอะซีติกกรดโพรพาโนอิก กรดแลคติก เป็นต้น pKₐ ของไคโตซานขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของโพลิเมอร์ขอบเขตของความสะเทินของประจุและค่าระดับการกำจัดหมู่อะซีติล (%DD) ที่มีเศษส่วนโมลเดียวกันกับคู่กรดที่ถูกสะเทิน pKₐ ของไคโตซานมีค่าอยู่ในช่วง 6.2 และ 6.8 สารละลายของไคโตซานมีความเหนียวใส มีพฤติกรรมแบบนอน – นิวโตเนียน (non-newtonian)

 โครงสร้างเคมีของไคโตซาน (Bannawach Bio-Lme Co.Itd.

ไคโตซาน (chitosan) เป็นสารธรรมชาติที่รู้จักกันมานานกว่า ๑๐๐ ปีแล้ว แต่ไม่ได้มีการศึกษาเพื่อนำมาใช้ จนกระทั่งปี พ.ศ. ๒๕๑๘ ได้มีการรวมตัวกันของนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลก เพื่อศึกษาเกี่ยวกับคุณสมบัติของสารตัวนี้ ซึ่งคุณสมบัติพื้นฐานของไคโตซาน ที่นักวิทยาศาสตร์ต่างศึกษาออกมาได้ผลตรงกัน คือ ไคโตซานเป็นสารที่มีประจุบวก จึงสามารถดักจับไขมันต่างๆที่เป็นประจุลบได้ โดยมีการทดลองใช้สารไคโตซานครั้งแรกในการบำบัดน้ำเสียแบบชีวภาพที่ประเทศญี่ปุ่น ซึ่งหลังจากนั้นไคโตซานก็ได้เข้าไปมีบทบาทในวงการอุตสาหกรรมหลายสาขา

แหล่งกำเนิดไคโตซาน

ไคโตซาน (Chitosan) เป็นสารอนุพันธ์ที่ไม่ละลายน้ำของไคติน ซึ่งสามารถสกัดได้จากเปลือกของกุ้งขนาดกลางและเล็ก กุ้งกร้ามกราม หรือปู
ไคติน (Chitin) เป็นพอลิเมอร์ชีวภาพเกิดในธรรมชาติ จัดอยู่ในกลุ่มคาร์โบไฮเดรตผสม ประกอบด้วยอนุพันธ์ของน้ำตาลกลูโคสที่มีธาตุไนโตรเจนอยู่ในโครงสร้างทำให้มีคุณสมบัติที่โดดเด่น และหลากหลาย ย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ ดังนั้นจึงเป็นสารที่มีความปลอดภัยในการใช้กับมนุษย์ สัตว์และสิ่งแวดล้อม สารไคติน-ไคโตซานนี้มีลักษณะพิเศษในการนำมาใช้ดูดซับและจับตะกอนต่างๆ สารละลาย แล้วสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้ซึ่งเป็นการหมุนเวียนตามระบบธรรมชาติ
โครงสร้างทางเคมีของสารไคติน (Poly (1,4-2-acetamido-2-deoxy-β-D-glucosamine)) คล้ายคลึงกับเซลลูโลส คือ สารพอลิแซ็กคาไรด์ที่มีกลูโคสเป็นองค์ประกอบหลัก ไคตินที่เกิดในธรรมชาติมีโครงสร้างของผลึกที่แข๊งแรงมีการจัดตัวของรูปแบบของผลึกเป็น 3 ลักษณะได้แก่ แอลฟ่าไคติน, บีต้าไคติน, และแกมม่าไคติน ไคตินที่เกิดในเปลือกกุ้งและปู ส่วนใหญ่อยู่ในปลาหมึกพบว่าส่วยใหญ่เป็นบีต้าไคติน ซึ่งทั้งสองชนิดมีความแตกต่างในการจัดเรียงตัวของโครงสร้างตามธรรมชาติ โดยพบว่าแอลฟ่าไคตินมีคุณลักษณะของเสถียรภาพทางเคมีสูงกว่าบีต้าไคติน ดังนั้นจึงมีโอกาสที่บีต้าไคตินสามารถจะเปลี่ยนแปลงรูปแบบไปเป็นแอลฟ่าไคตินได้ในสารละลายของกรดแก่ เช่น กรดเกลือ เป็นต้น ส่วนแกมม่าไคตินเป็นโครงสร้างผสมระหว่างแอลฟ่าและบีต้าไคติน

ไคติน (Poly (1, 4-2- acetamido-2-deoxy-β-D-glucosamine)) ไคตินมีสูตรทางเคมีของโมโนเมอร์ คือ C₈ H₁₃ NO₅ ประกอบด้วย C 47.29% H 6.45% N 6.89% และ O 39.37% พบได้ในเปลือกของสัตว์ เช่น กุ้ง ปู หมึก แมลง ตัวไหม หอยมุก และผนังเซลล์ของพวกรา ยีสต์ และจุลินทรีย์อีกหลายชนิด ไคตินในธรรมชาติเป็นของแข็งอันยรูปในทางปฏิบัติไคตินละลายได้ในกรดอนินทรีย์ เช่น กรดเกลือ กรดกำมะถัน และกรดฟอสฟอริกกรดฟอร์มิกที่ปราศจากน้ำ แต่ไม่ละลายในน้ำต่างเจือจาง แอลกอฮอล์ และตัวทำละลายอินทรีย์อื่นๆ โครงสร้างของไคตินแสดงไว้ในรูป

      โครงสร้างเคมีของไคติน (Bannawach Bio-Lme Co.Itd.

ขั้นตอนสำคัญที่นิยมใช้ในการสกัดไคตินและผลิตไคโตซาน

เปลือกกุ้ง(Shrimp Biowaste)

⇓

กระบวนการแยกสลายโปรตีน(Deacetylation)ด้วยสารสละลายโซเดียมไฮดรอกไซต์เจือจาง

⇓

กระบวนการแยกธาตุ(Deacetylation)ด้วยสารละลายเจือจาง

⇓

ไคติน(Chitin)

⇓

กระบวนการดึงหมูอะซิทิล(Deacetylation)ด้วยสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซตด์เข้มข้น

⇓

ไคโตซาน(Chitosan)

แหล่งที่มา / แหล่งอาหารที่มีไคโตซาน
แหล่งอาหาร เปลือกกุ้งขนาดกลางและเล็ก กุ้งก้ามกราม และปู รวมทั้งแพลงตอนและผนังเซลล์ของเชื้อรา ผลิตภัณฑ์ของไคโตซานชนิดรับประทานที่พบในท้องตลาดจะอยู่ไปรูปยาตอกเม็ดแคปซูลปลอกแข็ง แคปซูลนิ่มเจลาติน และบางครั้งพบอยู่ในรูปส่วนผสมของผลิตภัณฑ์เสริมอาหารอื่นๆ เพื่อวัตถุประสงค์ในการลดน้ำหนัก
แหล่งที่พบ ในธรรมชาติเราพบไคติน – ไคโตซาน มีปริมาณมากเป็นดับสองรองจากเซลลูโลส แต่ไม่พบเป็นโครง สร้างหลักเดี่ยวๆ ในสิ่งมีชีวิต โดยพบในรูปที่เป็นสารประกอบปะปนอยู่กับสารอื่นๆเช่น อยู่ร่วมกับหินปนู หรือแคลเซียม และโปรตีน ในรูปสารประกอบเชิงซ้อน แหล่งวัตถุดิบสําคัญของไคติน – ไคโตซาน ดังแสดงในตาราง

ประโยชน์ / สรรพคุณ ของไคโตซาน

• ด้านอาหาร ไคโตซานมีสมบัติในการต่อต้านจุลินทรีย์และเชื้อราบางชนิด โดยมีกลไกคือไคโตซานมีประจุบวก สามารถจับกับเซลล์เมมเบรนของจุลินทรีย์ที่มีประจุลบได้ ทำให้เกิดการรั่วไหลของโปรตีนและสารอื่นของเซลล์ ในหลายประเทศได้ขึ้นทะเบียนไคตินและไคโตซานให้เป็นสารที่ใช้เติมในอาหารได้ โดยนำไปใช้เป็นสารกัดบูด สารช่วยรักษา กลิ่น รส และสารให้ความข้น ใช้เป็นสารเคลือบอาหาร ผัก และผลไม้ เพื่อรักษาความสดหรือผลิตในรูปฟิล์มที่รับประทานได้ (edible film) สำหรับบรรจุอาหาร
• ด้านการแพทย์ ไคตินเป็นสารที่ไม่ก่อให้เกิดการต่อต้านจากร่างกาย เนื่องจากไคติน-ไคโตซาน เป็นสารที่ได้จากธรรมชาติสามารถเข้าได้รับร่างกายมนุษย์ ไม่มีผลข้างเคียงที่เป็นอันตราย ทั้งยังช่วยส่งเสริมการเจริญของจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ต่อคนอีก ใช้ส่งเสริมการเจริญของแบคทีเรียในลำไส้ที่ช่วยส่งเสริมสุขภาพ ต่อต้านมะเร็ง ช่วยลดสารพิษและยับยั้งการเจริญของแบคทีเรียที่เป็นอันตราย จากการศึกษาในต่างประเทศ พบว่าสามารถย่อยสลายได้ภายในสัตว์ เนื่องจากมีเอนไซม์หลายชนิดสามารถย่อยสลายได้ นอกจากนี้ ไคติน – ไคโตซานยังสามารถยับยั้งการเจริญของจุลชีพบางชนิดด้วย
• ด้านอาหารเสริม ไคโตซานช่วยลดคอเลสเตอรอส และไขมันในเส้นเลือด โดยไคโตซานไปจับกับคอเลสเตอรอส ทำให้ร่างกายไม่สามารถดูดซึมไปใช้หรือดูดซึมได้น้อยลง
• คุณสมบัติอื่น ที่เป็นประโยชน์ต่อการลดน้ำหนักตัวของไคโตซานก็คือ ความสามารถในการดูดน้ำได้ดีทำให้ผู้บริโภครู้สึกอิ่ม และความสามารถในการเกาะกับน้ำดีซึ่งถือเป็นตัวขนย้ายไขมันตัวหนึ่ง ทำให้ง่ายต่อการขับไขมันออกจากร่างกาย โดยไม่มีกาย่อยเกิดขึ้น เพราะเอนไซม์ในร่างกายของคนเราไม่สามารถย่อยไคโตซานได้ เรายังพบอีกว่าไคโตซานช่วยในการลดคอเลสเตอรอสในเลือด ซึ่งเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติในการจับกับน้ำดีของไคโตซาน เป็นหลักฐานอย่างดีในการศึกษาเกี่ยวกับประโยชน์ของไคโตซานในโรคหัวใจ แม้ว่าไคโตซานจะรบกวยการย่อยและการดูดซึมโปรตีนเลย ไคโตซานถูกนำมาใช้ในการรักษาอาการต่อไปนี้
• อ้วน
• โรคหัวใจ
• คอเลสเตอรอสสูง
• ป้องกันมะเร็ง
กลไกการทำงาน ในร่างกายมนุษย์ของไคโตซาน มีขนาดโมเลกุลที่ใหญ่มากทำให้ไม่ถูกดูดซึม แต่จะถูกขับถ่ายออกมาก นอกจากการจับไขมันแล้ว ไคโตซานยังมีคุณสมบัติที่ช่วยจับพวกโลหะหนัก ซึ่งมากจากฝุ่นไอเสียรถยนต์ ยาฆ่าแมลง และ สีผสมอาหาร ได้เป็นอย่างดี วงการเภสัชกรรมจึงได้ใช้คุณสมบัติในการดักจับไขมันในทางเดินอาหารของไคโตซาน มาใช้ในการรับประทานเพื่อลดน้ำหนัก คอเลสเตอรอล และ ไตรกรีเซอร์ไรด์อย่างได้ผล
ไขมันที่จับตัวกับไคโตซาน จะไม่ถูกดูดซึมเข้าสู่กระแสโลหิต แต่จะถูกขับถ่ายออกมาพร้อมอุจจาระ ซึ่งหมายความว่า ไขมันในอาหารมื้ออร่อยปากที่เรารับประทานเข้าไป จะถูกดักจับเสียก่อน โดยไม่มีการดูดซึมเข้าร่างกาย ทำให้ร่างกายได้รับไขมันจากอาหารน้อยลง
ไคโตซานช่วยดักจับไขมันและช่วยลดน้ำหนัก ไคโตซานไม่ถูกย่อย เช่นเดียวกับเส้นใยทั้งหลาย จึงไม่ให้แคลอรี่ แต่ที่ต่างจากเส้นใยจากพืชทั่วไป คือ ไคโตซานสามารถดักจับไขมันได้สูง ประมาณ 8 – 10 เท่าของน้ำหนักตัวมันเอง กลายเป็นเหมือนก้อนวุ้นไขมันในทางเดินอาหาร และ ถูกขับถ่ายออกในที่สุด

การศึกษาฤทธิ์ทางเภสัช/เภสัชวิทยาของไคโตซาน

จากการทดลองในหนู พบว่า ไคโตซานและไคติน ช่วยลดการเพิ่มของน้ำหนักได้ 143% และจากการทดลองในคนอ้วน โดยให้รับประทานไคโตซาน วันละ 3 กรัม เป็นเวลา 8 สัปดาห์ พบว่าช่วยลดการเพิ่มของน้ำหนักได้ 22%
ในปีค.ศ.2007 มีการศึกษาเชิงระบาดวิทยากับประชากรกลุ่มใหญ่ เพื่อศึกษาการลดน้ำหนัก พบว่ากลุ่มที่รับประทานไคโตซาน มีน้ำหนักลดลงอย่างมีนัยสำคัญเฉลี่ย 1.7 กิโลกรัม เมื่อเทียบกับกลุ่มที่ไม่ได้รับประทานไคโตซาน
มีรายงานการใช้ไคโตซาน ในงานวิจัยลดน้ำหนักที่เมือง Helsinki ประเทศ Finland ในคน 100 คน น้ำหนักตัวเฉลี่ย 80 กิโลกรัมต่อคน พบว่าไคโตซาน สามารถลดปริมาณไขมันในร่างกายได้ถึง 8% และ ลดน้ำหนักเฉลี่ยได้ถึง 8 กิโลกรัม ต่อคน ภายใน 4 สัปดาห์ รวมทั้งลดความดันโลหิตลงด้วย
ที่จริงเรื่องของไคโตซานนี้ได้มีนักวิทยาศาสตร์ในประเทศต่างๆ เช่น ยุโรป และอเมริกา ทำการศึกษาวิจัยกันมากมาย แต่ศาสตราจารย์ ดร.ชิกิฮิโร่ ฮิราโน่ (Prof. Shigehiro Hirano) จากมหาวิทยาลัยโตเกียว เป็นนักเคมีชาวญี่ปุ่นที่ทำการศึกษาวิจัยเรื่องไคตินไคโตซานอย่างจริงๆจังๆ มานานเกือบตลอดชีวิต กว่า ๒๐๐ งานวิจัย เขาจึงได้รับการยกย่องให้เป็นบิดาแห่งไคโตซาน ดร.ฮิราโน่กล่าวว่า ถึงแม้เขาจะทำงานวิจัยเรื่องไคโตซานมามาก แต่สารธรรมชาติชนิดนี้ก็ยังเป็นสิ่งมหัศจรรย์สำหรับเขาอยู่เสมอ เพราะทุกๆครั้งที่ทำการวิจัย เขาก็จะพบคุณสมบัติและประโยชน์ใหม่ๆของไคโตซานอยู่เรื่อยๆ ที่เป็นประโยชน์ต่อคน สัตว์ พืช และสิ่งแวดล้อม

ขนาดรับประทาน / ปริมาณที่ควรรับประทานไคโตซาน

ไคโตซาน ในรูปผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร ช่วยลดความอ้วนได้ โดยขัดขวางการดูดซึมของไขมัน ในขณะที่ผ่านทางเดินอาหาร ไคโตซานจะช่วยดูดซับไขมันได้ 4-6 เท่าของน้ำหนักตัว ส่งผลให้ไขมันถูกขับออกจากร่างกาย ก่อนที่ร่างกายจะดูดซึมและเก็บไว้เป็นน้ำหนักส่วนเกิน
ขนาดรับประทาน ในขณะนี้ยังไม่มีการกำหนดขนาดรับประทาน หรือปริมาณที่แนะนำต่อวัน (RDA) ของไคโตซานอย่างแน่นอน แต่จากการศึกษาหลายกรณีชี้ให้เห็นว่าไคโตซาน 8 กรัม (ไคโตซานแคปซูล 250 มิลลิกรัมจำนวน 8 เม็ดต่อวัน หรือขนาดแคปซูลละ 500 มิลลิกรัมจำนวน 4 เม็ดต่อวัน) จะสามารถดูดซับไขมันได้ 10 กรัม และกำจัดออกจากร่างกายไปกับของเสีย
งานวิจัยทางการแพทย์ พบว่าไคโตซาน มีความปลอดภัยต่อมนุษย์สูง และ ไม่พบอันตรายจากการใช้ รวมทั้ง US Environmental Protection Agency ประเทศสหรัฐอเมริกา ก็ให้การรับรองว่า ปราศจากสารพิษ และ สารที่ก่อให้เกิดมลภาวะ

ข้อแนะนำ / ข้อระวังในการใช้ไคโตซาน

ใช้ในผู้ที่แพ้อาหารทะเล เพราะเสมือนว่ารับประทานอาหารทะเลเข้าไป จึงทำให้เกิดอาการในผู้ที่แพ้อาหารทะเล รวมทั้งเด็ก หญิงมีครรภ์ และหญิงให้นมบุตรก็ไม่ควรรับประทานไคโตซาน ไม่ควรใช้ในผู้ที่มีปัญหาการย่อยผิดปกติ
ไคโตซานจะดูดซับวิตามินที่ละลายในไขมันที่สำคัญอย่าง วิตามินเอ, วิตามินดี, วิตามินอี และวิตามินเค ไปด้วย จึงควรรับประทาน เฉพาะช่วงเวลาที่จำเป็น และไม่ควรรับประทานต่อเนื่องกันนานเกินกว่า 2 สัปดาห์ และหากคุณรับประทานไคโตซาน จึงควรรับประทานอาหารที่มีวิตามินที่ละลายในไขมัน และกรดไขมันที่จำเป็นเพิ่มขึ้นด้วย

เอกสารอ้างอิง

1. ดร.กฤษณา ไกรสินธุ์ , นพ.บัณฑิต ศรไพศาล , สุมาลี ทองแก้ว . บทความสุขภาพไคโตซานและสารสกัดจากส้มแขกช่วยลดน้ำหนักได้อย่างไร?คอลัมน์เรื่องเด่นจากปก.นิตยสารหมอชาวบ้าน เล่มที่ 248 .ธันวาคม 2542
2. ภญ.อารยา สาริกะภูติ.ยิ่งกินยิ่งผอมกับไคโตซาน.คอลัมน์ Health For Youth. หนังสือพิมพ์ LEADER TIME. July 2003. หน้า 72
3. Deuchi K., Kanauchi O., Imasato Y., and Kobayashi E. Decreasing Effect of Chitosan on the Apparent Fat Digestibility by Rats Fed on a High-fat Diet. Biosci. Biotech. Biochem., 58(9), 1994: 1613-1616.
4. Knorr D. Functional Properties of Chitin and Chitosan. J. Food. Sci., Vol.47, 1982: 593-595.
5. Vahouny G. V. et.al. Comparative effects of chitosan and cholestyramine on lymphatic absorption of lipids in the rat. J. Clin. Nutr., Vol. 38, 1983: 278-284.
6. ไคโตซาน.ศูนย์เภสัชกรรมสนเทศคณะเภสัชศาสตร์ มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์.(ออนไลน์)เข้าถึงได้จาก http://drug.pharmacy.psu.ac.th
7. ศราวุทธ แสงอุไร.การสกัดแยกพอลิเมอร์ชีวภาพ จากครัสเตเซียน การเตรียมอนุพันธ์และการดูดซับสารเคมีบางชนิด.วิทยานิพนธ์ วิทยาศาสตร์มหาบัณฑิต.ปีการศึกษา 2549.มหาวิทยาลัยศิลปากร.หน้า 5-9
8. พูนทรัพย์ วิชัยพงษ์.สาระน่ารู้ไคติน-ไคโตซาน.โครงการวิทยาศาสตร์ ชีวภาพ เอกสารหมายเลข1.
9. สถานการณ์ ไคตินและไคโตซาน.วารสารเอ็มเทค.กุมภาพันธ์ 2548.ปีที่ 1 ฉบับที่ 9 .หน้า 12 – 13
10. Shepherd R., Reader S. and Falshaw A. Chitosan functional properties. Glycoconj J. Jun 1997; 14(4): 535-42.
11. Kanauchi O., et.al. Mechanism for the Inhibition of Fat Digestion by Chitosan and for the Synergistic Effect of Ascorbate. Biosci. Biotech. Biochem., 59(5), 1995: 786-790.
12. Ikeda I, Tomari Y., and Sugano M. Interrelated Effects of Dietary Fiber and Fat on Lymphatic Cholesterol and Triglyceride Absorption in Rat. J. Nutr. 119; 1989: 1383-1387.
13. Sugano M. et.al. Anovel use of chitosan as a hypocholesterolemic agent in rats. Am J. Clin. Nutr., Vol. 33, 1980: 787-793.
14. Chitosan. In: Clinical Studies Compendium.
15. ดร.เริงฤทธิ์ สัปปพันธ์.คู่มืออาหารเสริมฉบับสมบูรณ์.สำนักพิมพ์เอ็มไอเอส.2556.หน้า 252-253
16. Arai K., Kinumaki T., and Fugita T. On the toxicity of chitosan. Bull. Toka Regional Fisheries Res. Lab.No.56, 1968: 89.
17. Kanauchi O., Deuchi K., Imasato Y., and Kobayashi E. Increasing Effect of a Chitosan and Ascorbic Acid Mixture on Fecal Dietary Fat Excretion. Biosci. Biotech. Biochem., 58(9), 1994: 1617-1620.
18. ศัลยา คงสมบูรณ์เวช.ผลิตภัณฑ์อาหารลดน้ำหนัก . เอกสารประกอบการประชุมใหญ่สามัญประจำปี 28 กุมภาพันธ์ 2559 .สมาคมเภสัชกรรมชุมชน(ประเทศไทย)