คุณสมบัติของสารลดแรงตึงผิวของซาโปนินที่ได้จากพืช

พืชสังเคราะห์สารเคมีได้เกือบไม่จำกัดจำนวนซึ่งทำหน้าที่ในระบบนิเวศ รวมทั้งป้องกันสัตว์กินพืชและโรค สารประกอบทางเคมีหลักของพืชเหล่านี้ ได้แก่ ซาโปนิน สเตอรอล เทอร์ปีน ซาโปนินไตรเทอร์พีนอยด์ สเตียรอยด์ และไพราโซโลน (Hostettmann และ Marston 1995) ตัวอย่างเช่น ซาโปนินเป็นสารประกอบตามธรรมชาติที่พบในพฤกษศาสตร์จำนวนมาก และยังเป็นส่วนประกอบที่สำคัญของอาหารของมนุษย์ ซึ่งแสดงกิจกรรมทางชีวภาพที่หลากหลายและเป็นตัวแทนของทรัพยากรที่สำคัญสำหรับการค้นพบยาและเคมีเกษตร

หลายชนิดในประเทศจีนเป็นแหล่งที่อุดมไปด้วยซาโปนินที่ได้จากพืช เช่น Mussaenda pubescens (Rubiaceae), Bupleurum chinense, Clinopodium chinense var. parviflorum และ Clematis chinensis Osbeck (Ranunculaceae) มันสำปะหลัง Schidigera (วงศ์ Agavaceae) เป็นที่รู้จักกันว่ามีซาโปนินที่มีฤทธิ์ต้านไวรัส ขับปัสสาวะ ลดคอเลสเตอรอล และกระตุ้นภูมิคุ้มกัน มีการใช้กันมานานนับพันปีในยาแผนโบราณ ย่อยสลายได้ทางชีวภาพสูงและยังเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมเพราะผลิตจากพืชตามธรรมชาติ ไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม และไม่มีผลข้างเคียงต่อสุขภาพของมนุษย์

สารเคมีเหล่านี้แสดงคุณสมบัติทางเคมีกายภาพต่างๆ เช่น กิจกรรมพื้นผิว ไมเซลล์ไลเซชัน ฟอง สารชำระล้าง การทำให้เปียก อิมัลซิฟิเคชัน การกระจายตัว และการยึดเกาะกับน้ำ มีรายงานว่าบางชนิดมีฤทธิ์ทางชีวภาพที่มีประโยชน์มากมาย เช่น ฤทธิ์ต้านการอักเสบ ต้านจุลชีพ ต้านเชื้อรา ต้านอนุมูลอิสระ ต้านมะเร็ง ลดคอเลสเตอรอล และกิจกรรมสลายเม็ดเลือด

คุณสมบัติทางเคมีกายภาพและชีวภาพของ ซาโปนินที่ได้จากพืช มีความหลากหลาย คุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของซาโปนินขึ้นอยู่กับโครงสร้างของโมเลกุลและธรรมชาติของอะไกลโคน ดังนั้น การสังเคราะห์สารประกอบเหล่านี้จำเป็นต้องมีความรู้เกี่ยวกับส่วนประกอบโครงสร้างของมัน เช่นเดียวกับโหมดของการยึดติดกับอะไกลโคนและประเภทของไกลโคซิเลชั่น ในบรรดาสารประกอบที่ออกฤทธิ์เหล่านี้ ได้แก่ ซาโปนิน ซึ่งเป็นกลุ่มใหญ่ของแอมฟิฟิลิกไกลโคไซด์ที่มีแกนหลักไตรเทอร์พีนหรือสเตอรอลที่สนับสนุนโดยสายคาร์โบไฮเดรตที่ชอบน้ำ น้ำตาลที่พบมากที่สุดในซาโปนิน ได้แก่ ดี-กลูโคส, ดี-กาแลคโตส, กรดดี-กลูคูโรนิก, กรดดี-กาแลคทูโรนิก, แอล-อาราบิโนส, ดี-ไซโลส และดี-ฟรุกโตส ซาโปนินสามารถจำแนกเป็นโมโนแซ็กคาไรด์ ไดแซ็กคาไรด์ หรือไตรโอแซ็กคาไรด์ ขึ้นอยู่กับจำนวนสายโซ่น้ำตาลในโครงสร้าง โมโนแซ็กคาไรด์มีสายโซ่น้ำตาลในอะไกลโคน ซึ่งมักจะเชื่อมโยงกับ C-3 Diosaccharide saponins มีสายโซ่น้ำตาลสองสายที่มีพันธะอีเทอร์ที่ C-3 พันธะเอสเทอร์สำหรับ C-28 (triterpenoid aglycones) หรือพันธะอีเทอร์สำหรับ C-3 (furostenol aglycones) ธรรมชาติของอะไกลโคนและการเชื่อมโยงสายโซ่และพันธะน้ำตาลที่แตกต่างกันทำให้เกิดสารประกอบที่หลากหลาย นอกจากนี้ ส่วนต่างๆ ของพืชอาจมีซาโปนินที่มีโครงสร้างต่างกัน ซาโปนินส่วนใหญ่ ได้แก่ อะเวนาซิน โซยาซาโปนิน และยัคคาซาโปนิน เป็นไตรเทอร์พีนอยด์ไกลโคอัลคาลอยด์ (Hostettmann และ Marston 1995) กระดูกสันหลังของพวกมันประกอบด้วยไซคลิกโอลีนไตรเทอร์พีนหรือโครงสร้างสเตอรอลที่ถูกไกลโคซิเลตด้วยมอยอิตีน้ำตาลที่ตำแหน่ง C-3

ลดแรงตึงผิว

ซาโปนินที่สกัดจากพืชมีผลอย่างมากในการลดแรงตึงผิว มีความโปร่งใสหลังจากละลายน้ำ มีความชอบน้ำสูง และผลของเอสเทอร์ของกรดไขมันซูโครสและกลีเซอไรด์ที่ใช้ในอาหารเท่ากับหรือสูงกว่า HLB Badi และ Khan ใช้สารสกัดจากอะคาเซีย, Sapindus mukorosi, Phyllanthusemblica, อินทผลัมเปรี้ยว (Ziziphus spina christi) และสารสกัด Fructus aurantii (Citrus) aurantifolia เพื่อเตรียมแชมพูสมุนไพรและประเมินสภาพเส้นผมของอาสาสมัคร 20 คน ผลการวิจัยพบว่าแชมพูสมุนไพรยังได้รับการพิสูจน์ว่ามีประสิทธิภาพในการทำความสะอาดและขจัดสิ่งปนเปื้อน โดยแสดงแรงตึงผิวต่ำ ฟองขนาดเล็ก และฟองโฟมที่ดีหลังจากผ่านไป 5 นาที

คุณสมบัติการเกิดฟอง

ซาโปนินที่ได้จากพืชเป็นสารลดแรงตึงผิวซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมสารประกอบเหล่านี้จึงเรียกอีกอย่างว่าสบู่ สารลดแรงตึงผิวเหล่านี้เป็นแหล่งของสารลดแรงตึงผิวที่ดีเยี่ยม เนื่องจากสามารถลดแรงตึงผิวได้อย่างมาก และเพิ่มความสามารถในการเกิดฟองของสารละลายที่เป็นน้ำ คุณสมบัติของสารลดแรงตึงผิวของซาโปนินที่ได้จากพืช ได้แก่ ความสามารถในการเกิดฟอง อิมัลซิไฟเออร์ และผงซักฟอก คุณสมบัติเหล่านี้มีความสำคัญในงานอุตสาหกรรม เช่น การผลิตสบู่ และสูตรอาหารและยา เมื่อกวนผสมน้ำ สารประกอบเหล่านี้จะสร้างโฟมที่เสถียร คุณสมบัตินี้มีสาเหตุมาจากมอยอิตีของน้ำตาลที่มีขั้วสูงและแกนหลักไตรเทอร์พีนหรือสเตอรอลที่ไม่มีขั้ว คุณสมบัติของสารลดแรงตึงผิวของซาโปนินมีสาเหตุมาจากโครงสร้างแอมฟิฟิลิกของโมเลกุลเหล่านี้ ซึ่งประกอบด้วยอะไกลโคนที่ไม่มีขั้วในไขมันและมอยอิตีที่มีขั้วไกลโคนที่ชอบน้ำ

ความยืดหยุ่นหนืดสูง การละลาย และการดูดซับอย่างรวดเร็วมีประโยชน์ต่อการสร้างโฟมที่เสถียร ซาโปนินที่มีโครงสร้างไตรเทอร์พีนมีแนวโน้มที่จะสร้างฟิล์มที่มีความหนืดและทำให้เกิดโฟมและอิมัลชันที่เสถียร เราเปรียบเทียบคุณสมบัติการเกิดฟองของสารสกัดซาโปนินจากแหล่งพืชต่างๆ (ซาโปนิน, Astragalus, เมล็ดคามีเลีย, ต้นเกาลัด, Tribulus terrestris และ Glycyrrhiza officinalis) และพบว่าโฟมของซาโปนินจากโซ่เดี่ยว (Abel camellia และ Aesculus) และโซ่คู่ (saponin และ Glycyrrhiza officinalis) มีความหนาแน่นและเสถียรมากกว่าจาก glycyrrhiza officinalis ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าความยืดหยุ่นหนืดสูงและแรงเฉือนของฟิล์มซาโปนินที่ส่วนต่อประสานระหว่างอากาศกับน้ำทำให้โฟมมีคุณสมบัติและความคงตัวสูงขึ้น ในขณะที่โฟมจากสารสกัดไกลไซร์ไรซินไม่เสถียรเนื่องจากมีน้ำตาลตกค้างเล็กน้อยในซาโปนินและ พันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลเพียงเล็กน้อยระหว่างสารตกค้างเหล่านี้ ซึ่งทำให้ความสามารถในการละลายของซาโปนินต่ำและทำให้เครือข่ายส่วนต่อประสานอ่อนแอลง Tribulus tribulus saponins มีความหนืดระหว่างผิวหน้าต่ำ ส่งผลให้เกิดฟองเล็กน้อย สารละลายสารสกัดซาโปนินหยาบ (0.5%) ของดอกเคมีเลียมีความคงตัวของฟองที่ดี (86.0%) หลังจากผ่านไป 5 นาที ซึ่งเทียบได้กับสารละลายโซเดียมลอริลซัลเฟต (93.6%) สารละลายซาโปนินสามารถลดแรงตึงผิวของน้ำจาก 72mN/m เป็น 50 mN/m และแสดงความสามารถในการเปียกน้ำ

คุณสมบัติอิมัลชัน

ไฟโตซาโปนินมีความคงตัวของอิมัลชันที่ดี ซึ่งเหมือนกับเอสเทอร์ของกรดไขมันซูโครสและเอสเทอร์ของกรดไขมันโพลิกลีเซอรอล โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ในเครื่องเทศ คุณสมบัติในการทำให้เกิดฟองและอิมัลซิไฟเออร์ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในทางการแพทย์และเครื่องสำอางบางชนิดในฐานะสารเติมแต่ง

พรหมหิต et al. ศึกษาสารสกัดซาโปนินดิบจากพืชสายพันธุ์ Paronychia argentea และ Spergularia marginata และพบว่าซาโปนินมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระและต้านแบคทีเรียอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากไม่มีพิษ จึงสามารถเพิ่มได้ในความเข้มข้นที่สูงกว่าสารต้านอนุมูลอิสระสังเคราะห์แบบดั้งเดิม คุณสมบัติที่ออกฤทธิ์ทางชีวภาพของซาโปนินถูกกำหนดจากความสามารถในการเจาะทะลุเยื่อหุ้มเซลล์ ซับซ้อนด้วยสเตอรอลและทำให้เกิดรูพรุน (Roddick 1979; Roddick and Drysdale 1984) แม้ว่าเชื่อว่าสิ่งนี้เป็นกลไกหลักของการออกฤทธิ์ แต่ซาโปนินจำนวนมากมีผลเพิ่มเติมต่อกระบวนการของเซลล์ เช่น กิจกรรมของเอนไซม์ การขนส่ง ความสมบูรณ์ของออร์แกเนลล์ หน้าที่ที่เกี่ยวข้องกับรีดอกซ์ และการส่งสัญญาณ คุณสมบัติอื่น ๆ ที่กำหนดให้กับกลุ่ม ได้แก่ ฤทธิ์ละลายเม็ดเลือดแดงในเซลล์เม็ดเลือดแดง ความสามารถในการจับกับคอเลสเตอรอล และความขมขื่น คุณสมบัติเหล่านี้อาจมีประโยชน์หรือโทษขึ้นอยู่กับชนิดของพืชและลักษณะทางเคมีของซาโปนิน