วิภาพรรณ ผจงวิริยาทร
วิจัยมาตรฐานสมุนไพร


เทคโนโลยี Freeze - drying เป็นเทคโนโลยีหนึ่งที่ใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ทางยา
สมุนไพร อาหาร อาหารเสริม ตลอดจนการเก็บรักษาเชื้อจุลินทรีย์ และชีววัตถุ ซึ่งสามารถแบ่งชนิด
ของผลิตภัณฑ์ที่ใช้เทคโนโลยีนี้ได้เป็น

Freeze-Drying

1. Non - biological products เช่น การเตรียมผลิตภัณฑ์ยาฉีดชนิดผงสำหรับละลายน้ำ
การเตรียมผลิตภัณฑ์จากสมุนไพรให้อยู่ในรูปผงแห้ง โดยจะคงสภาพสารสำคัญในสมุนไพรได้ เช่น
essential oils, pigment, phytonutrients, polysaccharides และ enzyme

2. Non - living bio products โดย แบ่งเป็น
2.1 เอนไซม์, ฮอร์โมน, ยาปฏิชีวนะ, วิตามิน, เลือด, กระดูก, เนื้อเยื่อของ
ร่างกาย, antibodies ซึ่งใช้ในการวินิจฉัย และการรักษา
2.2 ยาใหม่ที่ได้จากเทคโนโลยีชีวภาพ ซึ่งมักเป็น สารประกอบประเภท
เปปไทด์หรือโปรตีน เช่น interferon, cytokine, growth hormone และ วัคซีนป้องกันตับอักเสบ
ชนิดบี
2.3 อาหาร เช่น ผัก ผลไม้ นม สาหร่าย กาแฟ โดยจะยังคงสภาพเดิมทั้ง
รูปร่าง สี ขนาด พื้นผิว รส กลิ่น และสารอาหาร

3. Living organisms เช่น แบคทีเรีย, รา และวัคซีน โดยหลังจากการทำให้แห้ง
สิ่งมีชีวิตจะสามารถเจริญ และสืบพันธุ์ได้

กระบวนการ freeze - drying เป็นกระบวนการทำให้แห้งโดยการ freezing สารละลาย
หรือ วัตถุให้เปียกก่อน แล้วทำให้เป็นน้ำแข็ง ระเหิดกลายเป็นไอภายใต้ความดันอากาศต่ำๆ ซึ่งเป็น
กระบวนการที่ใช้อุณหภูมิต่ำ และทำให้เกิดการเสื่อมสลายจาก ความร้อนน้อยมาก แต่ค่าใช้จ่ายใน
การเตรียม ค่อนข้างสูง

ในอุตสาหกรรมยา สารละลายยาในน้ำจะถูกบรรจุในภาชนะที่เหมาะสม โดยทั่วไปใช้ vials
ซึ่งจะวางลงบน shelves ที่มีการควบคุมอุณหภูมิภายใน chamber ประมาณ - 40 C ผลิตภัณฑ์จะ
ถูกเปลี่ยนรูปไปเป็นของแข็ง คือ น้ำแข็ง และ solid solute หลังจากผลิตภัณฑ์เกิดการแข็งตัว
อย่างสมบูรณ์ ระบบจะถูกทำให้ระเหิดโดยการใช้ vacuum pump ต่อมาอุณหภูมิของ shelves
จะถูกทำให้เพิ่มขึ้น เรียกกระบวนการนี้ว่า primary drying และไอน้ำที่เกิดจากการระเหิดจะถูกส่ง
ผ่านไป แล้วเกิดการกลั่นตัวใน condense chamber ที่มีอุณหภูมิประมาณ -60 C หลังจากนั้น
น้ำแข็งทั้งหมดจะถูกนำออกโดยการระเหิด ผลิตภัณฑ์ยังคงมีปริมาณน้ำอยู่ประมาณ 20-50% ที่ยัง
ละลายอยู่ภายใน amorphorous portion ของ solid ที่เรียกว่า dissolved water และน้ำที่ยัง
หลงเหลืออยู่จะถูกนำออกไปในขั้นตอนที่เรียกว่า secondary drying stage โดยทั่วไปขั้นตอนนี้
จะใช้อุณหภูมิที่สูงขึ้นเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการนำน้ำออกไปให้มากขึ้น

ดังจะเห็นว่า เทคโนโลยี Freeze - drying มีข้อดีหลายประการ คือ

1. ทำให้ผลิตภัณฑ์มีความคงตัวดี เนื่องจากการ freezing ทำให้ปฏิกิริยาทางเคมีเกิด
ช้าลง และกระบวนการเกิดภายใต้สุญญากาศ ทำให้ไม่มี oxygen ที่จะทำให้เกิดปฏิกิริยา oxidation
รวมทั้งกระบวนการใช้อุณหภูมิที่ต่ำมาก ทำให้ปฏิกิริยาของเอนไซม์และ แบคทีเรียไม่สามารถเกิดได้
โดยต่างจากการทำให้แห้งโดยวิธีอื่น ซึ่งทำให้เกิดอุณหภูมิที่สูง ออกซิเจน การระเหย และน้ำ ทำให้
เกิดการสลายตัว และสูญเสียสารประกอบสำคัญ

2. รักษาสภาวะของผลิตภัณฑ์ให้คงสภาพเดิม ในเรื่อง สี รูปร่าง ขนาด รส พื้นผิว และ
สารสำคัญใน ยา สมุนไพร อาหาร

3. ลดความเสี่ยงของ การปนเปื้อนของแบคทีเรีย โดย ส่วนมากพบในสมุนไพร ซึ่งกระบวน
การ freeze -drying จะได้ผลิตภัณฑ์ที่สะอาดกว่าการทำให้แห้งในสภาวะปกติ

4. ทำให้น้ำหนักของผลิตภัณฑ์ลดลง 70 -90% โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงปริมาตร ทำให้
ประหยัด และสะดวกในการขนส่งผลิตภัณฑ์

5. นำมาใช้ผลิตผลิตภัณฑ์ที่ได้จากวิธีทางเทคโนโลยีชีวภาพ เช่น ยาจำพวกเปปไทด์ หรือ
โปรตีน โดยจะเสื่อมสลายจากความร้อน หรือเมื่ออยู่ในรูปสารละลายในน้ำ จึงใช้วิธี freeze - drying
ทำให้อยู่ในรูปผงแห้งซึ่งมีความคงตัวที่ดีกว่า

ปัญหาสำคัญที่พบในการนำ freeze - drying มาใช้กับผลิตภัณฑ์โปรตีน คือ ปัญหาความ
ไม่คงตัว และปัญหาที่เกิดจากในสูตรตำรับเอง นอกจากนี้ ยังอาจมีปัญหาย่อยของกระบวนการผลิต
และการเลือกใช้สารช่วย โดยมักจะก่อให้เกิดปัญหาด้านความคงตัวได้ และในบางกรณีต้องมีการเติม
ส่วนประกอบอื่นๆ ลงไปในตำรับยา เพื่อจุดประสงค์ต่างๆ ดังนี้

1. สารช่วยเพิ่มปริมาณ (bulking agent) ได้แก่ mannitol หรือ glycine โดยมีการเติม
ลงไปเพื่อเพิ่มความสวยงาม และป้องกันการยุบตัวของผลิตภัณฑ์ โดยการยุบตัวนี้เกิดจากสูตรตำรับ
ที่มี total solid ต่ำมาก ซึ่งมีค่าประมาณ 1 % และกระแสไอน้ำสามารถทำลายโครงสร้างของ cake
และพาเอา dried material บางส่วนออกไปจากภาชนะบรรจุได้

2. Buffer and salts บ่อยครั้งจะมีการใช้ buffer เพื่อควบคุม pH และมีการเติมเกลือ
ลงไป เพี่อจุดประสงค์ในการเป็น isotonic solution แต่ก็พบว่า เกลือที่มีความเข้มข้นสูงๆ อาจทำให้
pH เปลี่ยนแปลงได้ จึงควรใช้ buffer และ salts ในปริมาณน้อยๆ ให้สัมพันธ์กับปริมาณโปรตีน

3. สารที่ช่วยเพิ่มการละลายในตัวยาที่เป็น tissue plasminogen activator จะมีขีดการ
ละลาย ที่ต่ำมากใน pH ปกติของร่างกาย คือ pH ประมาณ 7.4 แต่เมื่อเติม arginine ลงไปในตำรับ
ทำให้การละลายเพิ่มขึ้น และยังช่วยเพิ่มความคงตัวให้สารละลาย

4. สารช่วยที่เติมลงไป เพื่อเพิ่ม collapse temperature ของตำรับเนื่องจากส่วน
ประกอบแต่ละตัว เมื่อเติมลงไปในสูตรตำรับ จะมีผลทำให้ค่า collapse temperature ลดลงได้
และเนื่องจากค่า collapse temperature จะทราบโดยการวัด ซึ่งโดยทั่วไปก็ไม่สามารถวัดได้
อย่างเที่ยงตรง แต่ควรคำนึงถึง ส่วนประกอบของ amorphous phase ที่เกิดขึ้นในระหว่างการทำ
freezing เพื่อใช้พิจารณา collapse temperature โดยถ้า organic solvent buffer และ เกลือ
ไม่เกิดการตกผลึก โดยปกติจะมีผลในการลด collapse temperature

5. สารช่วยเพิ่มความคงตัว (Lyoprotectant)สารที่ใส่ลงไป เพื่อช่วยเพิ่มความคงตัว
ระหว่างการทำ freeze - drying และยังช่วยเพิ่มความคงตัวในระหว่างการเก็บ ซึ่งสารที่ใช้กันทั่วไป
ได้แก่
5.1 พวกน้ำตาล เช่น trehalose, sucrose
5.2 พวกโปรตีน เช่น human serum albumin, bovine serum albumin

การตั้งตำรับในผลิตภัณฑ์โปรตีน ควรจะคำนึงถึงผลของสารช่วยต่อความคงตัวของโปรตีน
ซึ่งก็ยังไม่ทราบกลไกที่จำเพาะต่อโปรตีน และผลจากการศึกษาลักษณะทางกายภาพและเคมีของการ
ตั้งตำรับนั้นก็ยังไม่มีการศึกษาอย่างสมบูรณ์ จึงตัดสินใจได้ยากเกี่ยวกับเรื่อง residual water
content และ เรื่องการตกผลึกของสารช่วยและ buffer สิ่งเหล่านี้ทำให้เป็นเรื่องยากในการตั้งตำรับ
ในผลิตภัณฑ์โปรตีน

Freeze-Drying

ดังนั้นจะเห็นว่า เทคโนโลยี freeze - drying สามารถใช้ในผลิตภัณฑ์และงานที่หลาก
หลาย และมี ข้อดีเหนือกว่าการทำให้แห้งด้วยวิธีอื่นหลายประการ ทำให้ในปัจจุบันเทคโนโลยี
freeze - drying ได้เข้ามามีบทบาทในอุตสาหกรรมประเภทต่างๆ และได้รับการพัฒนาเทคโนโลยี
มากยิ่งขึ้น

เอกสารอ้างอิง

1. Advances in Industrial Pharmaceutical Technology. ภาควิชาเภสัช
อุตสาหกรรม คณะเภสัชศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล. หน้า 139-162.

2. www.lyophilizationtechnology.com

 




[Home |มุมมองผู้บริหาร |โครงสร้างสถาบันวิจัยและพัฒนา |งานวิจัยที่สำคัญและกำลังดำเนินการ |ฐานข้อมูลที่ให้บริการ |
R & D Newsletter |R & D NetZine |สมุนไพรสาธารณสุขมูลฐาน | Web Site ทางยาที่น่าสนใจ | FAQ |Comments ]