ความร้อนทำลายอินโดล-3-คาร์บินอลหรือไม่?

ใช่ ความร้อนทำลายอินโดล-3-คาร์บินอลผงอินโดล-3-คาร์บินอลจำนวนมากมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตผลิตภัณฑ์เสริมอาหาร เครื่องดื่มแข็งฟังก์ชั่น ลูกอมอัด และอาหารเพื่อสุขภาพ การผลิตทางอุตสาหกรรมของผลิตภัณฑ์อาหารและสุขภาพเกี่ยวข้องกับขั้นตอนการประมวลผลด้วยความร้อนหลายขั้นตอน รวมถึงการผสมส่วนผสม การทำเม็ดเปียก การฆ่าเชื้อ การอบ และการทำให้เป็นอิมัลชันและการทำให้เป็นเนื้อเดียวกัน อุณหภูมิ เวลาในการทำความร้อน และสภาพแวดล้อมของน้ำเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโมเลกุลและปริมาณที่มีประสิทธิภาพของ I3C โดยตรง

คืออะไรคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของอินโดล-3-คาร์บินอล?

I3C มีสูตรโมเลกุล C₉H₉NO โครงสร้างประกอบด้วยอินโดลเฮเทอโรไซเคิลและโซ่ข้างไฮดรอกซีเมทิล หมู่ไฮดรอกซีเมทิลนี้มีปฏิกิริยาสูงและเป็นสาเหตุหลักของความไม่เสถียรภายใต้ความร้อน แสง และในน้ำ

อินโดลที่มีความบริสุทธิ์สูง-3-คาร์บินอล I3C ในรูปแบบของแข็งที่อุณหภูมิห้องจะปรากฏเป็นผงผลึกสีขาวอมเทา มันคงความเสถียรภายใต้สภาวะแห้ง มีการป้องกันแสง และปิดผนึกที่ 2–8 องศา อย่างไรก็ตาม เมื่ออุณหภูมิสูงเกินระดับวิกฤต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมการแปรรูปอาหารที่มีส่วนผสมที่มีความเป็นกรดอ่อน ผงอินโดล-3-คาร์บินอลจำนวนมากจะเกิดปฏิกิริยาที่ไม่สามารถย้อนกลับได้สองปฏิกิริยา: การควบแน่นและการสลายตัวแบบออกซิเดชัน ปฏิกิริยาเหล่านี้จะลดปริมาณสารออกฤทธิ์ ทำลายกิจกรรมการทำงาน และเปลี่ยนสีของวัสดุ การย่อยสลายนี้ไม่สามารถย้อนกลับได้และส่งผลให้สูญเสียวัตถุดิบอย่างถาวรระหว่างการประมวลผล

ข้อมูลเคมีและเภสัชวิทยาของอาหารที่มีอยู่แสดงให้เห็นว่าผงอินโดล-3-คาร์บินอลจำนวนมากมีความคงตัวทางความร้อนน้อยกว่าผลิตภัณฑ์ควบแน่นที่เรียกว่าไดอินโดลิลมีเทน (DIM) ความร้อนไม่เพียงแต่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพเท่านั้น มันขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงทางเคมี การให้ความร้อนเล็กน้อยทำให้เกิดการกระตุ้นของโมเลกุลเล็กน้อย ในขณะที่อุณหภูมิปานกลางถึงสูงจะกระตุ้นให้เกิดโอลิโกเมอไรเซชัน ภายใต้สภาวะการเดือดและการฆ่าเชื้อทางอุตสาหกรรม การสลายตัวที่สำคัญจะเกิดขึ้นและสารออกฤทธิ์จะลดลงอย่างรวดเร็ว

นอกจากนี้ สภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำยังเร่งการย่อยสลายเนื่องจากความร้อนอีกด้วย ความต้านทานความร้อนของของแข็งแห้ง I3C นั้นสูงกว่าความต้านทานความร้อนของผงอินโดล-3-คาร์บินอลในสารละลาย 2–3 เท่า สิ่งนี้อธิบายว่าทำไมเครื่องดื่มฟังก์ชันเหลวและผลิตภัณฑ์อิมัลชันจึงสูญเสีย I3C มากกว่ารูปแบบยาที่เป็นของแข็ง เช่น ยาเม็ด

อุณหภูมิที่แตกต่างกันผลกระทบต่ออินโดล-3-คาร์บินอล

จากช่วงอุณหภูมิในกระบวนการผลิตทั่วไปในอุตสาหกรรมอาหารและผลิตภัณฑ์เพื่อสุขภาพ และจากการทดลอง-การควบคุมความร้อนด้วยอุณหภูมิคงที่ที่ดำเนินการโดยห้องปฏิบัติการเคมีกายภาพในอาหารของมหาวิทยาลัยและ-สถาบันทดสอบวัตถุดิบของบุคคลที่สาม มีการกำหนดระดับอุณหภูมิในการประมวลผลสี่ระดับเพื่อประเมินความคงตัวทางความร้อนของผงอินโดล-3-คาร์บินอลอิสระ ระบบนี้ใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงสำหรับกระบวนการฆ่าเชื้อ การทำแห้ง การทำอิมัลชัน และการทำให้สุกในอุตสาหกรรม

อุณหภูมิต่ำ-: 25 องศา –80 องศา

มีการเปิดใช้งานเล็กน้อย ไม่มีความเสียหายต่อโครงสร้าง ช่วงนี้ครอบคลุมถึงการเตรียมส่วนผสม-ที่อุณหภูมิห้อง การผสมที่อุณหภูมิต่ำ- และการผสมอิมัลชันที่อุณหภูมิต่ำ- นอกจากนี้ยังใช้กันทั่วไปในการผสมผงผลิตภัณฑ์เพื่อสุขภาพและเครื่องดื่มแปรรูปเย็น-

ข้อมูลการทดลองแสดงให้เห็นว่าหลังจากการให้ความร้อนอุณหภูมิคงที่-ที่ 60 องศาและ 80 องศาเป็นเวลา 30 นาที อัตราการรักษาความสมบูรณ์ของโมเลกุล I3C อิสระในตัวกลางในการทำให้แห้งจะมากกว่าหรือเท่ากับ 92% มีเพียงการกระตุ้นพันธะไฮโดรเจน-เพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่เกิดขึ้น ไม่พบปฏิกิริยาการควบแน่นหรือการแตกร้าว ไม่มีการสร้างผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานได้ใหม่ ความร้อนไม่ทำลายกิจกรรมทางชีวภาพหลักของผงอินโดล-3-คาร์บินอล

ในสารละลายน้ำที่มีความเป็นกรดอ่อน หลังจากการเก็บรักษาที่ 80 องศาเป็นเวลา 60 นาที อัตราการเก็บรักษา I3C ยังคงสูงกว่า 85% ทำให้เหมาะสำหรับอาหารแปรรูป-เย็นส่วนใหญ่และกระบวนการผลิตแท็บเล็ตที่มีอุณหภูมิต่ำ- อินโดล-3-คาร์บินอลชนิดผงอิสระสามารถใช้ได้โดยตรงโดยไม่ต้องดัดแปลงความเสถียรเพิ่มเติม

สภาพอุณหภูมิปานกลาง-

โดยทั่วไปจะใช้ช่วงนี้สำหรับการฆ่าเชื้อในอ่างน้ำแรงดันบรรยากาศ การทำเม็ดเปียก การทำแห้งวัตถุดิบ และการพาสเจอร์ไรซ์เครื่องดื่มเพื่อสุขภาพ เป็นหนึ่งในกลุ่มผลิตภัณฑ์การประมวลผลด้วยความร้อนที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดในการผลิตผลิตภัณฑ์เพื่อสุขภาพ หลังจากถึงจุดเดือดในบรรยากาศที่ 100 องศา ผงอินโดล-3-คาร์บินอลในระบบน้ำจะเกิดปฏิกิริยาควบแน่นระหว่างโมเลกุลอย่างรวดเร็ว โครงสร้าง I3C ดั้งเดิมหายไป ผลิตภัณฑ์หลักคืออนุพันธ์โอลิโกเมอร์อินโดล เช่น DIM, CTr และ LTr1 โดยมี DIM เป็นผลิตภัณฑ์หลัก

การทำความร้อนที่ 100 องศาเป็นเวลา 30 นาทีทำให้สูญเสีย I3C อิสระในสารละลายถึง 41%–47% ซึ่งช่วยลดการทำงานของ-การควบคุมต่อมไร้ท่อ สารต้านอนุมูลอิสระ และ-การปกป้องตับได้อย่างมาก หากการให้ความร้อนต่อเนื่องเป็นเวลา 60 นาที อัตราการเก็บรักษาจะลดลงต่ำกว่า 40% ที่อุณหภูมินี้ I3C จะไม่ถูกทำลายจนหมด อย่างไรก็ตามองค์ประกอบของมันเปลี่ยนไป หากสูตรได้รับการออกแบบมาเพื่อการออกฤทธิ์ของผงอินโดล-3-คาร์บินอลตามธรรมชาติ กระบวนการนี้จะลดประสิทธิภาพลงและอาจทำให้ผลิตภัณฑ์ไม่ผ่านมาตรฐานด้านประสิทธิภาพ

อุณหภูมิสูง-: 121 องศา

นี่คืออุณหภูมิการฆ่าเชื้อด้วยไอน้ำแรงดันสูง-มาตรฐานในอุตสาหกรรมอาหาร ใช้สำหรับของเหลวในช่องปาก เครื่องดื่มเพื่อสุขภาพกระป๋อง และอาหารเพื่อสุขภาพพร้อม-- เป็นสภาวะที่มีความเสี่ยงสูง-สำหรับความคงตัวของผงอินโดล-3-คาร์บินอล การทดลองแสดงให้เห็นว่าที่อุณหภูมิ 120 องศา ในระบบทั้งที่เป็นของแข็งและในน้ำ โซ่ข้างไฮดรอกซีเมทิลของ I3C จะแตกตัวอย่างรวดเร็ว วงแหวนอินโดลยังถูกออกซิไดซ์และเสียหายอีกด้วย

โอลิโกเมอร์อินโดลถูกสร้างขึ้นพร้อมกับสิ่งเจือปนออกซิไดซ์ที่ไม่{0}}ออกฤทธิ์ทางชีวภาพ สีของวัสดุเปลี่ยนจากสีเทา-สีขาวเป็นสีเหลืองอ่อนหรือสีน้ำตาลเข้ม

ภายใต้การฆ่าเชื้อมาตรฐานที่ 121 องศาเป็นเวลา 15 นาที การสูญเสียผงอินโดล-3-คาร์บินอลที่ออกฤทธิ์ตามธรรมชาติจะเกิน 70% ความบริสุทธิ์ลดลง และสิ่งสกปรกเพิ่มขึ้น วัสดุไม่เป็นไปตามมาตรฐานวัตถุดิบสำหรับอาหารเพื่อสุขภาพ ความร้อนทำให้เกิดความเสียหายต่อโครงสร้างอย่างถาวร Free I3C ไม่เหมาะสำหรับกระบวนการนี้

สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงเป็นพิเศษ-: 135 องศา –150 องศา (UHT)

เงื่อนไขเหล่านี้ใช้ในกระบวนการฆ่าเชื้อ การอบ และพองในทันที

โมเลกุล I3C ถูกสลายตัวอย่างรวดเร็ว โครงสร้างวงแหวนอินโดลถูกทำลาย โมเลกุลสูญเสียกิจกรรมทางชีวภาพไปโดยสิ้นเชิง ผลพลอยได้จากออกซิเดชันที่ไม่สามารถรับประทานได้-ก็เกิดขึ้นเช่นกัน สิ่งเหล่านี้ไม่เป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัยของอาหาร ไม่อนุญาตให้ใช้ผงอินโดลอิสระ-3-คาร์บินอลในกระบวนการผลิตที่อุณหภูมิสูงพิเศษโดยเด็ดขาด

ปัจจัยใดที่สร้างความเสียหายให้กับ I3C Thermal?

การผลิตอาหารและผลิตภัณฑ์เพื่อสุขภาพเกี่ยวข้องกับมากกว่าอุณหภูมิเพียงอย่างเดียว สารที่ใช้ในกระบวนการผลิต ค่า pH ของส่วนผสม การสัมผัสกับออกซิเจน และการกำหนดสูตรวัตถุดิบ ล้วนมีส่วนทำให้เกิดความเสียหายจากความร้อน ปัจจัยเหล่านี้มักถูกมองข้ามแหล่งที่มาของการสูญเสียสำหรับผู้ผลิต

• ประการแรก การทำงานร่วมกันของ pH

กระเพาะของมนุษย์มีสภาพเป็นกรด และเครื่องดื่มเพื่อสุขภาพส่วนใหญ่จะมี pH อยู่ที่ 4.0–6.0 สภาพแวดล้อมที่เป็นกรดนี้จะลดพลังงานกระตุ้นของปฏิกิริยาความร้อน I3C ที่อุณหภูมิเดียวกัน อัตราการย่อยสลายของผงอินโดล-3-คาร์บินอลในสารละลายที่เป็นกรดจะสูงกว่าในน้ำที่เป็นกลาง 1.8 เท่า

• ประการที่สอง ออกซิเจน-ควบคู่กับการออกซิเดชันความร้อน

ในกระบวนการกวนและทำให้แห้งแบบเปิด ความร้อนรวมกับออกซิเจนเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันของสายด้านข้าง- สิ่งนี้จะเพิ่มการก่อตัวของสิ่งสกปรกที่มีสี

• ประการที่สาม ความอดทนต่อการเปลี่ยนแปลงของเวลาต่ำมาก

ที่อุณหภูมิเดียวกัน การให้ความร้อนเพิ่มเติมทุกๆ 20 นาทีจะทำให้การสูญเสียผงอินโดล-3-คาร์บินอลเพิ่มขึ้นประมาณ 12%–18% ในการผลิตทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ การควบคุมเวลามักจะไม่สอดคล้องกัน ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของการสูญเสียที่มากขึ้น

วิธีการใช้อินโดล-3-Carbinol ในทางปฏิบัติ?

ประการแรก สำหรับผลิตภัณฑ์แปรรูปที่มีอุณหภูมิต่ำ- เย็น-: ยาเม็ดที่มีอุณหภูมิ-ในห้อง ของเหลวในช่องปากที่มีอุณหภูมิต่ำ- และ-ผงทดแทนอาหารผสมเย็นที่ผ่านกระบวนการที่อุณหภูมิต่ำกว่า 80 องศา สามารถใช้ผง 3-คาร์บินอล-อินโดลปลอดเกรดอาหารได้ ควรควบคุมเวลาในการประมวลผล การผลิตควรอยู่ในสภาพแวดล้อมแบบปิดและมีออกซิเจนต่ำ

ประการที่สอง สำหรับผลิตภัณฑ์แปรรูปร้อน-ทั่วไป: เครื่องดื่มพาสเจอร์ไรส์ ผลิตภัณฑ์เพื่อสุขภาพ-ที่เป็นเม็ดแบบเปียก และส่วนผสมแห้งที่มีอุณหภูมิต่ำ-ซึ่งผ่านกระบวนการแปรรูปที่ 80 องศา –100 องศา ควรใช้ไลโปโซม-ผงอินโดล-3-คาร์บินอลแบบห่อหุ้ม ซึ่งจะช่วยลดการสูญเสียการเกิดพอลิเมอไรเซชันและรักษาประสิทธิภาพเชิงรุก

ประการที่สาม สำหรับผลิตภัณฑ์ฆ่าเชื้อที่อุณหภูมิสูง-: สำหรับอาหารกระป๋องที่ผ่านการฆ่าเชื้อที่อุณหภูมิ 121 องศาและเครื่องดื่มเพื่อสุขภาพ-ชั้นวาง-แบบมีอายุการใช้งานยาวนาน ไม่ควรใช้ I3C ฟรี จำเป็นต้องมี I3C ของไลโปโซมแบบห่อหุ้มสูง-เพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรและความสอดคล้องหลังการทำหมัน

ประการที่สี่ การจัดการพื้นที่จัดเก็บ: ไม่ว่ารูปแบบของอินโดล-3-ผงคาร์บินอลจะเป็นอย่างไรก็ตาม อุณหภูมิในการจัดเก็บระยะยาว-ควรอยู่ที่ต่ำกว่า 25 องศา ควรเก็บไว้ในภาชนะที่กันแสงและกันอากาศเข้าได้เพื่อชะลอการย่อยสลายที่เกิดจากความร้อน

คำถามที่พบบ่อย:

เหตุใดอินโดล-3-คาร์บินอลจึงไวต่อความร้อน

I3C ประกอบด้วยสายโซ่ด้านข้างไฮดรอกซีเมทิลที่ทำปฏิกิริยาติดอยู่กับวงแหวนอินโดล โครงสร้างนี้ไม่เสถียรภายใต้ความร้อน แสง ออกซิเจน และน้ำ ทำให้มีแนวโน้มที่จะเกิดปฏิกิริยาควบแน่นและออกซิเดชันระหว่างการแปรรูป

จะเกิดอะไรขึ้นกับ I3C ที่อุณหภูมิต่ำ (ต่ำกว่า 80 องศา)?

ที่ 25 องศา –80 องศา I3C ยังคงค่อนข้างเสถียร มีเพียงการกระตุ้นระดับโมเลกุลเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่เกิดขึ้น โดยไม่มีการสลายตัวของโครงสร้างที่สำคัญ อัตราการเก็บรักษาสามารถคงอยู่เหนือ 85% ในสภาวะที่ได้รับการควบคุม

I3C มีความเสถียรในระบบน้ำ-ระหว่างการให้ความร้อนหรือไม่

ไม่ I3C มีความเสถียรน้อยกว่าอย่างมากในสภาพแวดล้อมที่มีน้ำ น้ำเร่งปฏิกิริยาการสลายตัวด้วยความร้อนและการควบแน่น ทำให้สูตรของเหลวมีแนวโน้มที่จะสูญเสียสารออกฤทธิ์ได้ง่ายกว่าผงแห้ง

ผลิตภัณฑ์ย่อยสลายหลักของ I3C ที่ได้รับความร้อนคืออะไร?

ผลิตภัณฑ์แปรรูปขั้นปฐมภูมิคือไดอินโดลิลมีเธน (DIM) พร้อมด้วยโอลิโกเมอร์อินโดลอื่นๆ และอนุพันธ์ที่ถูกออกซิไดซ์ สารประกอบเหล่านี้แตกต่างในด้านโครงสร้างและกิจกรรมทางชีวภาพจาก I3C ดั้งเดิม

ค่า pH ส่งผลต่อความเสถียรของ I3C ภายใต้ความร้อนหรือไม่

ใช่. สภาพแวดล้อมที่เป็นกรด (pH 4–6) เร่งการย่อยสลาย ที่อุณหภูมิเดียวกัน สภาวะที่เป็นกรดสามารถเพิ่มอัตราการย่อยสลายเนื่องจากความร้อนได้เกือบ 1.8 เท่า เมื่อเทียบกับน้ำที่เป็นกลาง

Cการรวม

โดยสรุป ความร้อนทำให้เกิดความเสียหายต่อผงอินโดล-3-คาร์บินอลอย่างค่อยเป็นค่อยไปและไม่สามารถรักษาให้หายได้ ระดับการย่อยสลายจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่สูงขึ้น ระยะเวลาการให้ความร้อนนานขึ้น และสภาพน้ำที่เป็นกรด

ต่ำกว่า 80 องศา ความร้อนไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อโครงสร้าง I3C ดั้งเดิม ในช่วง 80 องศา –100 องศา การควบแน่นของโมเลกุลจะเริ่มต้นขึ้น ซึ่งจะทำให้คุณสมบัติการทำงานเดิมของมันเปลี่ยนไป การฆ่าเชื้อที่อุณหภูมิสูงกว่า 100 องศา- ทำให้เกิดการเสื่อมสภาพของโครงสร้างและการสูญเสียคุณภาพของวัตถุดิบ

Guanjie Biotech มีกำลังการผลิตขนาดใหญ่- ระบบควบคุมคุณภาพที่ได้มาตรฐาน และความสามารถในการวิจัยและพัฒนากระบวนการแบบกำหนดเป้าหมาย เราสามารถจัดหาวัตถุดิบผงอินโดล-3-คาร์บินอลจำนวนมากโดยมีคุณภาพชุดการผลิตที่คงที่ ทนความร้อนได้ดีขึ้น และปฏิบัติตามข้อกำหนดในการส่งออก วัสดุเหล่านี้เหมาะสำหรับวิธีการประมวลผลด้วยความร้อนที่แตกต่างกัน สิ่งนี้ช่วยให้ผู้ผลิตรักษาประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์และลดต้นทุนการผลิต ยินดีต้อนรับสู่สอบถามกับเราได้ที่info@gybiotech.com.

อ้างอิง:

[1] Qian, JC, Zhang, HP, Wang, Y., & Liu, D. (2024) การเปลี่ยนการให้ความร้อนของอินโดล-3-คาร์บินอลเป็นโอลิโกเมอร์ทดแทน N พร้อมฤทธิ์ต้านมะเร็งผิวหนัง เคมีอาหาร: X, *22*, 101410

[2] Ciska, E., & Pathak, DR (2009) ผลของการต้มต่อปริมาณของแอสคอร์บิเกน อินโดล-3-คาร์บินอล อินโดล-3-อะซีโตไนไตรล์ และ 3,3'-ไดอินโดลิลมีเทนในกะหล่ำปลีหมัก วารสารเคมีเกษตรและอาหาร, *57*(6), 2339–2344.

[3] Lou, Y., Wang, TTY, Teng, Z., Chen, P., Sun, J., & Wang, Q. (2013) การห่อหุ้มอินโดล-3-carbinol และ 3,3′-diindolylmethane ในอนุภาคนาโนของซีอิน/คาร์บอกซีเมทิลไคโตซานที่มีคุณสมบัติการปลดปล่อยแบบควบคุมและความเสถียรที่ดีขึ้น เคมีอาหาร *139*(1-4) 224–230

(4) แบรดโลว์, HL, & Zeligs, MA (2010) ไดอินโดลิลมีเทน (DIM) ก่อตัวขึ้นเองจากอินโดล-3-คาร์บินอล (I3C) ในระหว่างการทดลองเพาะเลี้ยงเซลล์ ในวีโว่ *24*(4), 387–391

[5] Zaychenko, G., และคณะ (2017) เหตุผลสำหรับองค์ประกอบและวิธีการบริหาร API ในการพัฒนายาเหน็บ วารสารเภสัชศาสตร์แห่งเอเชีย, *11*(3), 132-139.

[6] การศึกษาทางสเปกโทรสโกปีของอินโดล-3-คาร์บินอลที่ถูกทำให้เย็นด้วยเจ็ต-โดยการระเหยด้วยความร้อน (2559) แถลงการณ์ของสมาคมเคมีแห่งเกาหลี *37*(10), 1552-1553