| บทคัดย่อ: |
แผนงานการวิจัย มีวัตถุประสงค์เพื่อเพิ่มมูลค่าวัตถุดิบและผลิตภัณฑ์จากข้าวไทย โดยการต่อยอดภูมิปัญญาท้องถิ่นของไทยโดยใช้เทคโนโลยีชีวภาพในการแปรรูปข้าว และประยุกต์ใช้องค์ความรู้ทางเภสัชศาสตร์และเทคโนโลยีอาหารเพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์อาหารเสริมสุขภาพชนิดโพรไบโอติกและผลิตภัณฑ์เวชสำอางจากกากข้าว/น้ำข้าวหมัก ที่ได้จากการหมักข้าวกล้อง ของข้าวฮางงอกและข้าวก่ำสายพันธุ์ KKU URL0381 ซึ่งกิจกรรมหลัก ประกอบด้วย 1. พัฒนาเทคโนโลยีการหมักข้าว เพื่อแปรรูปข้าวให้ได้ผลิตผล ที่มีคุณภาพ (โครงการย่อยที่ 1) 2. ฤทธิ์ทางเวชสำอางสารสกัดข้าวหมัก เพื่อคัดเลือกตัวอย่างที่มีคุณสมบัติและฤทธิ์ดีที่สุด สำหรับ (โครงการย่อยที่ 2 และ 3) 3. พัฒนาผลิตภัณฑ์เสริมสุขภาพ และเวชสำอางจากผลิตผลข้าวหมัก (กากข้าว และ/หรือน้ำข้าวหมัก) ที่มีข้อมูลในเชิงคุณภาพและศักยภาพในการออกฤทธิ์ (โครงการย่อยที่ 2 และ 3) ผลการศึกษาทั้งหมด แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างของผลิตผลข้าวหมักที่เตรียมได้ โดยการหมักภายใต้สภาวะที่แตกต่างกัน ซึ่งมีปัจจัยที่กำหนดร่วมกันหลายปัจจัย ได้แก่ ชนิดของข้าว การเตรียมข้าวสำหรับการหมัก (หุงสุก หรือ ดิบ) ระยะเวลาในการหมักแต่ละเฟส ชนิดของเชื้อจุลินทรีย์ที่ใช้ในการหมัก (เชื้อรา A. oryzae หรือ A. sojae และแบคทีเรียผลิตกรดแลคติก L. acidophilus หรือ L. delbrucekii subsp Lactis) การเตรียมผลิตผลข้าวหมัก (พลาสเจอไรซ์ หรือ ไม่พลาสเจอไรซ์) ซึ่งสามารถติดตามการเกิดกระบวนการหมักในแต่ละสภาวะได้ โดยติดตามการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมี เช่น ค่าความเป็นกรด ปริมาณของแข็งที่ละลายได้ เป็นต้น และจากการศึกษาสภาวะการหมัก ทำให้ได้ตัวอย่างข้าวหมักทั้งหมด 24 ตัวอย่าง H1-H12 จากข้าวก่ำ และ G13-G24 จากข้าวฮางงอก และได้ทำการศึกษาเปรียบเทียบองค์ประกอบทางเคมีของตัวอย่างข้าวหมักทั้งหมด พบว่า ตัวอย่าง H7 และ G13 เป็นตัวอย่างข้าวหมักที่มีคุณสมบัติที่ดี โดยพบว่ามีปริมาณสารประกอบกลุ่ม ฟีนอลิกสูง มีฤทธิ์ต้านออกซิเดชัน และแสดงฤทธิ์เวชสำอางที่ดี ดังนั้นในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ต้นแบบ ได้เลือกตัวอย่างข้าวหมัก H7 และ G13 เป็นสารสกัดข้าวหมักตัวแทน และผลลัพธ์สุดท้ายทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ต้นแบบ สำหรับอาหารเสริมสุขภาพโพรไบโอติก ผลิตภัณฑ์เวชสำอาง และสูตรตำรับฟิล์มจากแป้งดัดแปร ที่ได้จากการหมักข้าวไทย ข้าวฮางงอก และข้าวก่ำ KKU URL0381 ที่มีการศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และความคงตัวเบื้องต้น โครงการย่อยที่ 1 ได้ทำการศึกษากระบวนการผลิตข้าวหมักโดยใช้จุลินทรีย์บริสุทธิ์ เพื่อหา สภาวะการผลิตที่เหมาะสมในการใช้เป็นวัตถุดิบในการผลิตผลิตภัณฑ์อาหารเชิงหน้าที่และเวชสำอาง ซึ่งได้ตัวอย่างทั้งหมด 24 ตัวอย่าง ได้แก่ H1-H12 จากการหมักข้าวก่ำ KKU URL0381 และ G13 - G24 จากการหมักข้าวฮางงอก (ส่งตัวอย่างให้โครงการย่อยที่ 2 และ 3) รวมถึงการวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญเพื่อหาชนิด ปริมาณ และการออกฤทธิ์ต้านออกซิเดชัน พบว่า การใช้รา A. orzae หรือ A. sojae ทำการหมักวัตถุดิบข้าวในสภาวะแห้งระยะที่ 1 ร่วมกับการใช้ L. acidophilus ในการหมักแบบเปียกระยะที่ 2 ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของข้าวดิบและค่าทางเคมีกายภาพได้ดี โดยสามารถลดระยะเวลาการหมักได้ 40% กระบวนการผลิตข้าวฮางเกิดการ partial pre-gelatinization ของสตาร์ช ทำให้องค์ประกอบทางเคมีมีแนวโน้มการย่อยสลายระหว่างกระบวนการหมักได้ดีกว่าข้าวก่ำ ซึ่งเป็นข้าวกล้องที่ไม่ผ่านการให้ความร้อน รงควัตถุสีม่วงแดงของข้าวก่ำมีส่วนส่งเสริมให้ผลผลิตข้าวก่ำหมักมีฤทธิ์ต้านออกซิเดชันที่สูงขึ้น นอกจากนี้การปรับปรุงกระบวนการหมักสามารถเพิ่มปริมาณสาร Gamma-aminobutylic acid (GABA) ในข้าวฮางได้ประมาณ 5-7 เท่า ในขณะที่ข้าวก่ำ GABA เพิ่มขึ้น ประมาณ 2 เท่า อย่างไรก็ตามกระบวนการเตรียมข้าวก่อนการหมักโดยการแช่น้ำสามารถเพิ่มปริมาณสาร GABA ในข้าวก่ำ (0.47?0.09 mg/g) ให้สูงกว่าวัตถุดิบเริ่มต้นข้าวฮางเริ่มต้น (0.33?0.07 mg/g) เนื่องจากเกิดการงอกของเมล็ดข้าวก่ำ และพบว่าปริมาณเอนโดท็อกซินในข้าวหมักที่ได้จากเชื้อจุลินทรีย์ที่ใช้ในการศึกษามีต่ำเกินกว่าที่สามารถตรวจพบได้ ผลการศึกษาที่ได้สามารถใช้เป็นข้อมูลพื้นฐานในการพัฒนากระบวนการผลิตข้าวหมักจากข้าวฮาง และข้าวก่ำ ให้มีความเหมาะสมต่อการผลิตผลิตภัณฑ์เสริมอาหารโปรไบโอติกต่อไป โครงการย่อยที่ 2 การศึกษาคุณสมบัติทางเภสัชกรรมและพัฒนาผลิตภัณฑ์อาหารเสริมสุขภาพโพรไบโอติกต้นแบบกากข้าวหมัก โดยนำกากข้าวหมัก (เตรียมโดยโครงการย่อยที่ 1) มาทำให้แห้งด้วยเทคนิค Lyophilization และลดขนาดกากข้าวหมัก เพื่อให้ได้แป้งข้าวหมัก สำหรับศึกษาหา %yield, องค์ประกอบทางเคมีเบื้องต้น (ปริมาณสุทธิสารประกอบฟีนอลิกและทดสอบฤทธิ์ต้านออกซิเดชันด้วยวิธี FRAP assay), สำหรับศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพ ได้แก่ ขนาดอนุภาคของผงข้าวหมัก, ความหนาแน่นและการไหล, hydration capacity, ร้อยละของการละลาย, ค่าความหนืด, และค่าการพองตัวของแป้งข้าวหมัก นอกจากนี้ยังมีการตรวจสอบคุณสมบัติการเป็นโพรไบโอติกเบื้องต้น โดยการตรวจสอบปริมาณเชื้อผลิตกรดแลคติก (Lactic acid bacteria; LAB) ในตัวอย่างแป้งข้าวหมักแห้ง พบว่าผงกากข้าวหมักที่ได้จากวัตถุดิบข้าวไม่ผ่านการหุงสุก ให้แป้งข้าวหมักที่มีคุณสมบัติทางฟิสิกส์เคมีที่ดี โดยเฉพาะตัวอย่างแป้งข้าวหมักที่ได้จากการหมักข้าวก่ำ (ข้าวดิบ) H7 และการหมักข้าวฮางงอก (ข้าวสุก) G13 โดยให้ปริมาณกากข้าวหมักสูง และมีปริมาณสารประกอบฟีนอลิกสูงอีกด้วย (9.71 ? 0.57 mg TAE /g และ 31.53 ? 1.10 mg TAE /g ตามลำดับ) ยังมีคุณสมบัติทางเภสัชกรรมที่มีโอกาสนำไปพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์โพรไบโอติกและสารช่วยในทางเภสัชกรรมได้ เช่นพัฒนาเป็นแผ่นฟิล์มจากแป้งดัดแปรจากขบวนการหมัก โดยการพัฒนาสูตรตำรับฟิล์มต้นแบบ ได้ ศึกคุณสมบัติทางกายภาพของแป้งดัดแปร เพื่อนำไปใช้ในการออกแบบสูตรตำรับแผ่นฟิล์มจากแป้งดัดแปร ได้ศึกษาผลชนิดและความเข้มข้นที่เหมาะสมของสารเพิ่มความยืดหยุ่นต่อคุณสมบัติฟิล์ม และยาเม็ดโพรพรา-โนลอลไฮโดรคลอไรด์ (propanolol hydrochloride tablet) เคลือบด้วยแป้งหมักดัดแปร โดยข้าวทั้งสองชนิดจะนำมาผ่านกระบวนการหมักด้วยเชื้อบริสุทธิ์ที่ระยะเวลาต่างๆ จากนั้นกากที่ได้นำมาทำให้แห้งด้วยเครื่อง Freeze-dryer บดให้ละเอียด ประเมินคุณสมบัติของแป้งข้าวหมักดัดแปรที่เตรียมได้ ผลลักษณะของเม็ดแป้งโดยกล้องอิเลกตรอนแบบส่องกราด พบว่าแป้งข้าวหมักก่อนและหลังผ่านกระบวนการดัดแปรมีรูปร่างไม่แน่นอน และลักษณะผิวที่ขรุขระแตกต่างกัน มีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติต่างๆของแป้งดัดแปรที่ได้ (เมื่อเทียบกับก่อนหมัก) ได้แก่ อุณหภูมิของแป้งข้าวหมักดัดแปร โดยใช้ DSC พบว่าไม่มีเอนโดเธอร์มิกพีคในช่วง 30-100 ?C, การไหลของสารกระจายแป้งหมักเป็นแบบ pseudoplastic with thixotropic, องค์ประกอบของเม็ดแป้ง ด้วย FTIR, ความเป็นประจุที่ผิวของแป้งข้าวหมักดัดแปร และคุณสมบัติด้านพองตัวในตัวกลางพบว่าภายหลังจากการดัดแปรด้วยการหมักแป้งที่ได้ทั้งสองชนิดแป้งข้าวก่ำและข้าวฮางงอกหมักสามารถพองตัวได้ดีขึ้น ในตัวกลางทั้ง 3 ชนิด เมื่อทำการทดสอบการละลายของแป้งข้าวหมักดัดแปร พบว่า ตัวอย่างแป้งข้าวฮางงอกหมักสามารถละลายในน้ำสูงที่สุด ส่วนแป้งข้าวก่ำหมัก สามารถละลายใน Phosphate buffer solution pH 6.8 และสารละลาย 0.1 M HCl ได้สูงที่สุด จากนั้นนำแป้งข้าวหมักดัดแปรปศึกษาคุณสมบัติของการนำไปใช้เป็นสารก่อฟิล์ม เพื่อเคลือบยาเม็ดแกน โดยศึกษาผลของสารเพิ่มความยืดหยุ่น 3 ชนิด ได้แก่ Glycerol, Sorbitol และ PEG 400 ที่ระดับความเข้มข้นของสารเพิ่มความยืดหยุ่นร้อยละ 20, 30 และ 60 ของน้ำหนักแป้ง และประเมินคุณสมบัติด้านการต้านทานการเจาะ %Elongation การซึมผ่านของไอน้ำ และการละลายของฟิล์ม และจากนำไปเคลือบยาเม็ดต้นแบบ (propanolol hydrochloride tablet) ที่ระดับการเคลือบต่างๆ พบว่าการใช้แป้งดัดแปรจากข้าวก่ำหมัก ร่วมกับสารเพิ่มความยืดหยุ่น Sorbitol ร้อยละ 60 ของน้ำหนักแป้ง ที่ระดับการเคลือบร้อยละ 3 หรือ 5 ของน้ำหนักเม็ดยาแกน มีความเหมาะสมในการใช้เป็นสารก่อฟิล์มสำหรับการเคลือบยาเม็ดโพรพราโนลอลไฮโดรคลอไรด์ ชนิดปลดปล่อยตัวยาสำคัญเร็ว และในการพัฒนาผลิตภัณฑ์อาหารโพรไบโอติกจากข้าวหมักแห้ง ประกอบด้วยการออกแบบและคัดเลือกสูตรตำรับ เพื่อให้ได้สูตรตำรับต้นแบบ และศึกษาความคงตัวของผลิตภัณฑ์และควบคุมคุณภาพ ได้ผลิตภัณฑ์ข้าวหมักอัดเม็ด จากข้าวหมัก H7 เป็นเม็ดกลมสีม่วง ที่มีความมันวาว มีผงแห้งข้าวหมัก H7 ปริมาณ 225 mg ในข้าวหมักอัดเม็ดขนาด 450 mg และผลิตภัณฑ์ข้าวหมักอัดเม็ด จากข้าวหมัก G13 สีเหลืองอ่อน ที่มีความมันวาว มีผงแห้งข้าวหมัก G13 ปริมาณ 219.33 mg ในข้าวหมักอัดเม็ดขนาด 450 mg ที่ผ่านเกณฑ์มาตรฐาน ตาม USP 35 ตลอดระยะเวลาการเก็บจากเก็บในสภาวะปกติ ที่อุณหภูมิห้อง เป็นเวลา 8 สัปดาห์ พบว่ามีความคงตัวทางคุณสมบัติกายภาพ และคุณสมบัติของเชื้อจุลินทรีย์โพรไบโอติก ยกเว้นความแข็งของผลิตภัณฑ์ข้าวหมักอัดเม็ด H7 แต่การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวไม่ส่งผลใดๆ ต่อจำนวนเชื้อโพรไบโอติกในผลิตภัณฑ์ ซึ่งสูตรตำรับและผลิตภัณฑ์ต้นแบบมีโอกาสที่จะพัฒนาต่อยอด เพื่อให้เกิดผลในเชิงพาณิชย์ได้ ดังได้ยื่นจดอนุสทธิบัตร เลขที่คำขอ 1303000454 ลงวันที่รับคำขอ 26 เมษายน 2556 โครงการย่อยที่ 3 การวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์เวชสำอางโพรไบโอติกต้นแบบจากสารสกัดน้ำข้าวหมักที่มีศักยภาพที่ได้จากการหมักข้าวฮางงอกและข้าวก่ำสายพันธุ์ KKU URL0381 โดยศึกษาฤทธิ์เวชสำอางในตัวอย่างสารสกัดน้ำหมักข้าวสายพันธุ์ข้าวฮางงอก และข้าวก่ำสายพันธุ์ KKU URL0381 รวมทั้งหมด 24 ตัวอย่าง (ได้รับจากโครงการที่ 1) เพื่อคัดเลือกตัวอย่างสารสกัดน้ำข้าวหมักมาพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์เวชสำอางต้นแบบโดยจากการศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมี และฤทธิ์เวชสำอางของสารสกัดน้ำข้าวหมัก โดยวิธี TLC และการปริมาณสารประกอบฟีนอลิก ในทั้งหมด 24 ตัวอย่าง พบว่าตัวอย่าง G13 และ H7 เป็นสารสกัดน้ำข้าวหมักที่ปรากฏแถบสารที่มีความเข้มสูง และสอดคล้องกับปริมาณสุทธิสารประกอบฟีนอลิกที่พบ คือ ตัวอย่าง G13 (57.56 ? 2.26 mg TAE/g extract) และ H7 (38.16 ? 2.49 mg TAE/g extract) และผลจากการศึกษาฤทธิ์เวชสำอางของสกัดข้าวหมัก 24 ตัวอย่าง ได้แก่ 1) ฤทธิ์ยับยั้งการทำงานเอนไซม์ MMP -2 และ MMP-9 โดยใช้วิธี zymograph พบว่าตัวอย่าง H7 มีฤทธิ์ต้านเอนไซม์ MMP ดีที่สุดโดยให้ค่า IC50 ต่อเอนไซม์ MMP-2 และ MMP-9 เท่ากับ 393.16 ? 34.65 และ 436.56 ? 44.44 ppm ตามลำดับ 2) ฤทธิ์ต้านเชื้อแบคทีเรียก่อสิว S. epidermidis และ P. acne พบว่าไม่มีสารสกัดใดที่มีฤทธิ์ในการต้านเชื้อแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดสิว P.acne แต่พบว่ามีสารสกัดน้ำข้าวหมัก G13 (MIC = 30 mg/mL และ MBC > 50 mg/mL) และ G15 (MIC = 30 mg/mL และ MBC = 50 mg/mL) เท่านั้นที่แสดงฤทธิ์ต้านเชื้อ S. epidermidis 3) ฤทธิ์ยับยั้งการสร้างเมลานินในเซลล์เมลาโนไซต์ สารสกัดน้ำหมักที่มีฤทธิ์ยับยั้งการสร้างเมลานินดีที่สุด คือ H7 (IC50 เท่ากับ 1,074.14 ? 72.23 ppm) 4) ฤทธิ์ต่อการสร้างคอลลาเจนในเซลล์ไฟโบรบลาสต์ เมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุมพบว่า H7 กระตุ้นการสร้างคอลลาเจนได้มากกว่ากลุ่มควบคุมถึง 257.25 ? 13.49% ณ ความเข้มข้น 500 ppm ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่า G13 ที่กระตุ้นการสร้างคอลลาเจนได้ 127.27 ? 1.38% ของกลุ่มควบคุม ณ ความเข้มข้น 500 ppm และข้อมูลข้างต้นได้คัดเลือกสารสกัดน้ำข้าวหมัก H7 ซึ่งมีศักยภาพสูงในฤทธิ์เวชสำอางโดยเฉพาะฤทธิ์เกี่ยวกับการชะลอความแก่ก่อนวัยในเซลล์ สำหรับนำไปพัฒนาผลิตภัณฑ์เวชสำอางต้นแบบ ทำให้ได้ผลิตภัณฑ์ในรูปแบบของเม็ดพอลิเมอร์ที่กักเก็บสารสกัดน้ำข้าวหมักในเจล มีส่วนประกอบสารสกัดน้ำข้าวหมัก H7 3.3% ผลิตภัณฑ์เวชสำอางต้นแบบที่พัฒนาได้ ประกอบด้วยเม็ดพอลิเมอร์ที่มีขนาดอนุภาคเฉลี่ยเส้นผ่านศูนย์กลางอยู่ในช่วง 2.75 ? 0.13 – 2.91 ? 0.14 mm ค่าความเป็นกรดด่าง pH เฉลี่ยในช่วง 4.48 ? 0.01 – 4.72 ? 0.05 สามารถกักเก็บสารสกัดน้ำข้าวหมักได้ในปริมาณสูงสุด (%entrapment เท่ากับ 98.34 ? 0.18% และ %drug loading เท่ากับ 76.71 ? 0.14%) ไม่พบการปนเปื้อนของเชื้อจุลินทรีย์ และมีความคงตัวสูงหลังการทดสอบในสภาวะเร่ง และการเก็บภายใต้อุณหภูมิ 4 ?C นาน 60 วัน ผลการศึกษานี้ ทำให้ทราบถึงคุณสมบัติทางกายภาพ เคมี และฤทธิ์ทางเวชสำอางในตัวอย่างสารสกัดข้าวน้ำข้าวหมักที่เตรียมได้จากข้าวกล้องฮางงอก และข้าวก่ำ KKU URL0381 ซึ่งสารสกัด H7 มีศักยภาพดีที่สุด และทำให้ได้ผลิตภัณฑ์เวชสำอางต้นแบบรูปลักษณ์ทันสมัยและมีความสามารถกักเก็บสารสำคัญอื่นๆได้ในปริมาณสูงในรูปแบบเม็ดพอลิเมอร์ในเจล ที่มีฤทธิ์ชะลอความแก่ก่อนวัยของเซลล์ผิวหนัง |
| บทคัดย่อ (EN): |
This study aims to add value to the local Thai rice and products by utilizing the local wisdom of food-preserving method as fermentation, pharmaceutical and food-process technology to develop functional health products as probiotics and cosmeceutical products from fermented rice extract. The fermented rice extracts were prepared from two local Thai rice cultivars: germinated brown rice (Kaaw Haang-ngorg from Sakonnakorn province) and black rice KKU URL0381 (Kaaw Kam KKU URL0381 (from Khon Kaen province). The research activities were comprised of 1. optimize the fermentation conditions to yield good quality fermented rice samples that were used for other activities (Project 1) 2. determine the efficacy of actions in all fermented rice samples in order to select the most potential sample for product development (Project 2 and 3) 3. develop health product models of probiotics and cosmeceutical from fermented rice extracts (fermented rice mass and/or juice) (Project 2 and 3). Overall results revealed the differences among the fermented rice samples prepared from various fermenting conditions. The multiple factors were assumed to influence the fermented rice product properties; they were rice species, pre-treatment of rice for fermentation process (cooked or raw), fermenting phases duration, types of starter cultures (pure culture of fungi as A. oryzae and A. sojae and of lactic acid bacteria as L. acidophilus and L. delbrucekii subsp Lactis were used), and post-treatment of fermented rice products (pasteurization or none). The fermentation process was followed by investigating the biochemical change parameters (total soluble solid, pH, and etc). From the optimization of fermentation conditions by varying several factors as of pretreatment of rice, types of microorganisms, post-treatment of final products, totally 24 fermented rice samples (H1 - H12 and G13 - G24) were obtained for further determination of their physic properties and chemical composition profiles, in which, the two samples H7 and G13 were demonstrated as the most potential candidates for health product model development because of their high contents of phenolics, good anti-oxidation, and cosmeceutical activities. As the finally solution, two product models and film formula of H7 and G13 were successfully developed, characterized, and primarily investigated for their stability. Project 1: This research was studying on the production of rice fermentation using pure cultures to determine optimal fermenting condition of raw rice properly to prepare raw material for functional food and pharmaceutical product development. As the results, there were 24 samples of fermented rice extracts from germinated brown rice given code G13-G24 and from black rice KKU URL0381 given code H1 -H12 (properly delivered to Project 2 and 3). Additionally, the analysis of chemical constituents to identify their types, amounts, and antioxidant activities was conducted. Obtained results revealed that using A. oryzae or A. sojae for solid state fermentation in the first stage involving with L. acidophilus for wet fermentation in the second stage was able to accelerate the chemical composition and physicochemical values changed. The fermenting period was reduced by 40%. The production of Hang rice induced the partial pre-gelatinization of rice starch. Consequently, the chemical constituents of germinated brown rice were more preferable to be hydrolyzed during fermentation than black rice KKU URL0381, unprocessed rice. Purple-red pigment on black rice pericarp enhanced its antioxidant activity. Moreover, the development of fermenting process was able to increase the amount of Gamma-aminobutylic acid (GABA) in germinated brown rice to approx. 5-7 times, whereas, approx. 2 times in black rice. However, soaking process in the preparation step induced the increase in the GABA content of black rice (0.47?0.09 mg/g) higher than that of Hang rice (0.33?0.07 mg/g) due to germ germinating. Results from this study were used for the development of fermenting process of Hang and black rice properly for the production of probiotic supplemental products. Project 2: The aims of the study were to study physicochemical properties of fermentation of germinated brown rice and KKU URL0381 cultivar black rice in order to develop the formulas of pharmaceutical films and probiotic product model form potential fermented rice extracts (FREs). Based on their chemical contents, anti-oxidation, and pharmaceutical properties, the FREs as G13 and H7 were selected as the potential candidates for product development processes. The high contents of phenolics and chemical compositions were demonstrated by TLC fingerprints, Folin-ciocalteau assay given 57.56 ? 2.26 mg TAE/g G13 extract and 38.16 ? 2.49 mg TAE/g H7 extract and FRAP assay. In the film development, to determine effects of types and concentrations used of platicizers on the properties of the fermented starch films and using Propanolol hydrochloride tablet as model drug for coating with these films. The G13 and H7 FREs were lyophilized by Freeze-dryer and grinded to fine particles for properties evaluation. The SEM showed that the fermented starches had changed in shape and surface roughness. The DSC of the starches had no endothermic peaks at the range of the temperature of 30-100 oC. Rheologram indicated that the starch dispersions had a pattern of pseudoplastic with thixotropic. The FTIR spectra and zeta potential of the starches were slightly different compared to the native starches. The swelling behavior revealed that the starches could swell in all three medium. The solubility of fermentation of germinated brown rice starch were highest in water medium whereas that of the fermented black rice starch were in Phosphate buffer pH 6.8 and 0.1M HCl. Thereafter, the starches were carried out as film forming agent in coating the active ingredient (AI) by using 20%, 30% and 60% of Glycerol, Sorbitol and PEG 400 as plasticizers. The puncture strength (PS), % Elongation, water vapor permeability, and solubility of the starch films using glycerol as plasticizer were higher than those of the starch films using Sorbitol and PEG 400. The coated tablet using 30% and 60% of sorbitol as plasticizers illustrated that the light to dark brown, smooth surface for the tablets obtaining by the fermented black rice starch. In case of the tablets gaining from the fermentation of germinated brown rice showed a yellow-like, opaque, sticky appearance. The hardness, PS, disintegration time of the fermented black rice starch coated tablets was comparable to the HPMC E15 LV at the same coating level. The results showed that 60% w/w of sorbitol at coating level of 3% or 5% of core-tablet weight was optimal and delivered a desirable tablet coating film for the propanolol hydrochloride tablet with rapid drug release manner. Moreover, some other applications could be expected and awaited for further investigations. In the probiotic food product model development, the potential fermented rice extracts as G13 and H7 were selected due to the high content of phenolic compounds and anti-oxidative activities. However, they were found to has different properties with quite poor in flowability and bulky in density. As the result, the optimal formulas of G13 and H7 tablets were obtained and gave about the same weight (450 mg/tablet) and size but different physical properties and stability of the formulated tablets. The H7 tablets appeared as shiny purple tablet containing H7 powder 225 mg of 450-mg tablet, while, G13 tablets were shiny yellow color containing G13 powder 219.33 mg of 450-mg tablet. The pharmaceutical properties of both H7 and G13 tablets met all the desire criteria in terms of hardness, weight variation, friability, probiotic property reflected by milk protein digestibility and lactic acid bacteria numbers in each tablets. Moreover, the desire stability of H7 and G13 tablets were satisfactory throughout 8-week study period. Although, the change of hardness was found in H7 tablets, but this didnt influence the number of lactic acid bacteria numbers. Interestingly, the lactic acid bacteria in H7 tablet dramatically reduced after 15-minute exposure to hydrochloric solution pH 1, but this was not found in G13 tablet. The overall results showed the potentials of fermented rice tablets to be further developed and subsequently achieved the goal of value addition of Thai rice. Project 3: This study aims to investigate the cosmeceutical effects and pharmaceutical properties of the fermented rice extracts (FRE) in order to develop the cosmeceutical product model from the potential FREs. The fermented rice extract samples were prepared from the germinated brown rice (Kaaw Haang-ngorg) and black rice (Kaaw Kam KKU URL0381), in which, the fermenting conditions were optimized and resulted in total 24 samples of FRE (prepared by Project 1). The fermented rice juices of all 24 samples were separately collected and concentrated by lyophilization to yield dry powder extracts for cosmeceutical effect determination and product development. The FRE from Kaaw Haang-ngorg were given codes as G11-G24 and from Kaaw Kam KKU URL0381 as H1-H12. The cosmeceutical effect determination was conducted focusing on anti-oxidation using FRAP and DPPH assay, anti-bacteria caused of acne using agar diffusion technique, MMP-2 and MMP-9 gelatinase enzyme inhibition using zymography, anti-melanogenesis in B16 melanoma cell line, and collagenesis effect in NHDF cell line. Among 24 samples of FRE, the different contents of phenolics and flavonoids were demonstrated by TLC technique and Folin-ciocalteau assay. The high contents of phenolics and anti-oxidation were found in G13 (57.56 ? 2.26 mg TAE/g extract) and H7 (38.16 ? 2.49 mg TAE/g extract) this was relatively showed the high intensities of ladders in TLC fingerprints. Moreover, the cosmeceutical effects were relatively in the G13 and H7 FRE samples: there are 1) the anti-MMP-2 and MMP-9 effect of H7 with IC50 = 393.16 ? 34.65 and 436.56 ? 44.44 ppm, respectively, 2) anti-bacteria against S. epidermidis and P. acne, in which, only the anti- S. epidermidis was found in G13 (MIC = 30 mg/mL and MBC > 50 mg/mL ) and G15 (MIC = 10 mg/mL and MBC = 50 mg/mL), 3) anti-melenogenesis of H7 (IC50 = 1,074 ? 72.23 ppm), 4) Collagenesis effect of H7 (at 500 ppm gave %collagen synthesis 257.25 ? 13.49 of the control) is higher than G13 (at 500 ppm gave %collagen synthesis 127.27 ? 1.38 of the control). As the result, due to the high potency and variety of cosmeceutical effects in the H7 FRE sample, the cosmeceutical product model in the form of polymeric bead containing H7 (H7-polymeric beads) was developed in order to suspend in the hydroxy ethyl cellulose (HEC) gel base. The formula of cosmeceutical product from FRE (H7-polymeric beads suspended in HEC gel) contained of H7 fermented rice extract 3.3% and resulted in the milky pink polymeric bead in clear gel with the bead-size range 2.75 ? 0.13 – 2.91 ? 0.14 mm, pH range 4.48 ? 0.01 – 4.72 ? 0.05, %found of H7 range between 95.66 ? 9.20% - 106.67 ? 14.74%, no bacterial comtamination, and good stability after exposure to stress condition in accelerated stability study and storage at temperature 4 ?C for 60 days. Conclusively, the overall results of this research work has revealed the potential of the fermented rice extracts derived from selected local Thai rice cultivars, in which, the H7 was found as the most potential fermented rice extract and the H7-polymeric bead in gel was obtained as a potential cosmeceutical product model with modernized appearance and high feasibility for more incorporation of some other substances to improve the efficacy of action. |
