การสกัดโพรโพลิสและไขผึ้งจากรังผึ้งชันโรงด้วยไมโครเวฟและการแยกส่วน

เรียบเรียงโดย รศ.ดร. หมุดตอเล็บ หนิสอ

ศูนย์กลางความรู้การให้ความร้อนด้วยคลื่นไมโครเวฟและการประยุกต์ มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์

ศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์แห่งอนาคต สำนักวิชาวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์

อีเมล: nmudtorl@wu.ac.th

1.     รังผึ้งชันโรงและส่วนประกอบภายใน

รูปที่ 1 (ก) ผึ้งชันโรงดูดยางไม้ (Plant resin) จากบาดแผลของต้นไม้แล้วสร้างโพรโพลิส ไขผึ้ง (Wax) แล้วได้วัสดุ Cerumenที่แข็งเหนียว (ข) ไดอะแกรมการสร้างรังผึ้งจากยางไม้

ผึ้งชันโรง (Stingless bees) เป็นแมลงสังคมที่อาศัยอยู่รวมกันเป็นรัง โดยสมาชิกในรังประกอบด้วยผึ้งนางพญา ผึ้งงาน และตัวอ่อน ผึ้งงานมีหน้าที่สำคัญในการสร้างรัง หาอาหาร เลี้ยงตัวอ่อน และป้องกันรัง [1] รังผึ้งชันโรงจึงเปรียบเสมือน "โรงกลั่นชีวภาพ (Biorefinery)" ที่สามารถเปลี่ยนวัตถุดิบจากธรรมชาติให้เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูงหลายชนิด ได้แก่ น้ำผึ้งชันโรง (Stingless bee honey) ละอองเกสรหมัก (Bee bread) โพรโพลิส (Propolis) และไขผึ้ง (Beeswax) ในการสร้างรังผึ้งดังแสดงในรูปที่ 1 ผึ้งชันโรงจะออกไปเก็บ ยางไม้หรือเรซินจากพืช (Plant resin) จากบาดแผลของลำต้น เปลือกไม้ และตาดอก จากนั้นนำกลับมายังรังและผสมกับเอนไซม์จากน้ำลาย จนเกิดเป็นโพรโพลิส (Propolis) [2] ขณะเดียวกัน ผึ้งงานจะสร้างไขผึ้ง (Beeswax)จากต่อมสร้างไขที่อยู่บริเวณปล้องท้อง แล้วนำมาผสมกับโพรโพลิส จนเกิดเป็นวัสดุชีวภาพที่เรียกว่าเซอรูเมน (Cerumen) [3] ซึ่งมีสมบัติเด่นด้านความเหนียว ความยืดหยุ่น ความแข็งแรง ความทนทานต่อความชื้น และมีฤทธิ์ต้านจุลินทรีย์ เซอรูเมนจึงเป็นวัสดุก่อสร้างหลักของรังผึ้งชันโรง ใช้สร้างถ้วยเก็บน้ำผึ้ง ถ้วยเก็บละอองเกสร ผนังรัง และโครงสร้างต่าง ๆ ภายในรัง ดังแสดงในรูปที่ 1(ข)

รูปที่ 2 (ก) ส่วนประกอบของรังผึ้งชันโรง [4] และ (ข) ลักษณะของถ้วยเก็บน้ำผึ้งหรือcerumenปิด (A) ถ้วย Cerumenเปล่า (B) ถ้วย cerumenเปิดที่น้ำผึ้งยังไม่เต็ม (C) ละอองเกสร (Bee pollen) ในถ้วย (D) และละอองเกสรที่ผ่านการหมัก (Fermented pollen หรือ Bee bread) ในถ้วย (E) [3]

เมื่อผึ้งสร้างเซอรูเมนแล้ว จึงนำไปสร้างโครงสร้างต่าง ๆ ภายในรังดังแสดงในรูปที่ 2(ก) ซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบสำคัญ 3 ส่วน [4] ได้แก่ บริเวณเลี้ยงตัวอ่อน (Brood) ที่อยู่บริเวณกึ่งกลางของรัง ประกอบด้วยถ้วยเลี้ยงตัวอ่อนเรียงตัวเป็นชั้นหรือเป็นกลุ่ม ภายในแต่ละถ้วยมีไข่และอาหารสำหรับตัวอ่อน เมื่อผึ้งเจริญเติบโตเต็มวัยจะเจาะฝาถ้วยออกมา ส่วนที่สองคือ ถ้วยเก็บน้ำผึ้ง (Honey pots) ซึ่งใช้เก็บน้ำหวานที่ผึ้งงานรวบรวมจากดอกไม้และเปลี่ยนเป็นน้ำผึ้ง และส่วนที่สามคือ ถ้วยเก็บละอองเกสร (Pollen pots) ซึ่งใช้เก็บละอองเกสรดอกไม้ที่เป็นแหล่งโปรตีน กรดอะมิโน และสารอาหารที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของตัวอ่อนและผึ้งงาน [6] รูปที่ 2(ข) แสดงลักษณะของถ้วยเซอรูเมนในแต่ละระยะ ได้แก่ (A) ถ้วยเซอรูเมนเปล่าที่ยังไม่ได้บรรจุอาหาร (B) ถ้วยที่เริ่มเก็บน้ำผึ้งแต่ยังไม่เต็ม (C) ถ้วยที่บรรจุละอองเกสรผึ้ง (Bee pollen) ซึ่งเป็นละอองเกสรสดที่ผึ้งเก็บจากดอกไม้และผสมกับน้ำหวานเพียงเล็กน้อย และ (D) ถ้วยที่บรรจุละอองเกสรหมัก (Bee bread หรือ Fermented pollen) ซึ่งเกิดจากการหมัก Bee pollen ภายในถ้วยเก็บเกสร โดยอาศัยเอนไซม์จากผึ้งและจุลินทรีย์ที่อาศัยอยู่ภายในรัง กระบวนการหมักนี้ช่วยเพิ่มความสามารถในการย่อยและดูดซึมสารอาหาร รวมทั้งเพิ่มสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพหลายชนิด ทำให้ Bee bread มีคุณค่าทางโภชนาการสูงกว่า Bee pollen [3]

นอกจากการเป็นวัสดุก่อสร้างแล้ว เซอรูเมนยังทำหน้าที่ป้องกันการสูญเสียน้ำ รักษาอุณหภูมิและความชื้นภายในรัง รวมทั้งช่วยยับยั้งการเจริญของเชื้อราและแบคทีเรีย จึงเป็นองค์ประกอบสำคัญที่ทำให้รังผึ้งชันโรงสามารถเก็บรักษาน้ำผึ้งและอาหารไว้ได้เป็นเวลานานแม้อยู่ในสภาพอากาศร้อนชื้นของเขตร้อนการเข้าใจที่มาของเซอรูเมน กระบวนการสร้างรัง และหน้าที่ขององค์ประกอบต่าง ๆ ภายในรัง จึงเป็นพื้นฐานสำคัญในการศึกษาผลิตภัณฑ์จากรังผึ้งชันโรง โดยเฉพาะ เซอรูเมน โพรโพลิส และไขผึ้ง ซึ่งเป็นวัตถุดิบธรรมชาติที่มีศักยภาพสูงในการพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ด้านอาหาร สุขภาพ เครื่องสำอาง และวัสดุชีวภาพมูลค่าสูง ซึ่งจะกล่าวรายละเอียดในหัวข้อต่อไป

2. คุณสมบัติทางฟิสิกส์ เคมี และชีวภาพของเซอรูเมน โพรโพลิสและไขผึ้ง

รูปที่ 3 คุณสมบัติทางฟิสิกส์ เคมี และฤทธิ์ทางชีวภาพของ Cerumen โพรโพลิส (Propolis) และไขผึ้ง (Bee wax)

เซอรูเมนเป็นวัสดุสำหรับโครงสร้างหลักของรังผึ้งชันโรงที่เกิดจากการผสมระหว่าง โพรโพลิส (Propolis) และ ไขผึ้ง (Beeswax) เป็นวัสดุชีวภาพเชิงประกอบ (Natural bio-composite material) ที่ธรรมชาติออกแบบขึ้นให้มีสมบัติเหมาะสมต่อการสร้างรัง การเก็บรักษาอาหาร และการป้องกันศัตรู[3] ดังแสดงในรูปที่ 3 เซอรูเมนประกอบด้วยโพรโพลิสประมาณ 60–80% และไขผึ้งประมาณ 20–40% โดยน้ำหนัก ซึ่งทั้งสององค์ประกอบทำหน้าที่แตกต่างกันซึ่งเสริมกัน โดยโพรโพลิสเป็นแหล่งของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ เช่น สารประกอบฟีนอลิก (Phenolics) ฟลาโวนอยด์ (Flavonoids) และเทอร์พีนอยด์ (Terpenoids) ที่ช่วยป้องกันเชื้อจุลินทรีย์และต้านอนุมูลอิสระ ขณะที่ไขผึ้งทำหน้าที่เป็นโครงสร้างพื้นฐาน (Matrix) ให้ความเหนียว ความยืดหยุ่น ความแข็งแรง และคุณสมบัติกันน้ำแก่เซอรูเมน ในเชิงกายภาพ เซอรูเมนมีลักษณะเป็นของแข็งหรือกึ่งแข็ง สีตั้งแต่เหลือง น้ำตาลเข้ม จนถึงดำ ขึ้นอยู่กับชนิดของชันโรง แหล่งของยางไม้ และอายุของรัง เมื่อได้รับความร้อนจะอ่อนตัวและสามารถขึ้นรูปได้ง่าย แต่เมื่อเย็นลงจะแข็งและคงรูปได้ดี คุณสมบัตินี้ทำให้ผึ้งสามารถสร้าง ซ่อมแซม และขยายรังได้ตลอดเวลา นอกจากนี้เซอรูเมนยังไม่ละลายในน้ำ มีความทนทานต่อความชื้น และช่วยป้องกันการสูญเสียน้ำภายในรัง ในเชิงเคมี เซอรูเมนประกอบด้วยสารอินทรีย์หลายกลุ่ม ได้แก่ สารประกอบฟีนอลิก ฟลาโวนอยด์ เทอร์พีนอยด์ กรดอินทรีย์ น้ำมันหอมระเหย รวมทั้งสารประเภทไข เช่น Wax esters ไฮโดรคาร์บอน (Hydrocarbons) และ กรดไขมันสายยาว (Fatty acids) องค์ประกอบเหล่านี้ทำให้เซอรูเมนมีสมบัติทั้งด้านความแข็งแรง ความยืดหยุ่น การกันน้ำ และความคงทนต่อสภาพแวดล้อม ในด้านชีวภาพ เซอรูเมนมีบทบาทสำคัญในการปกป้องรังผึ้งจากแบคทีเรีย เชื้อรา และจุลินทรีย์ก่อโรค เนื่องจากได้รับฤทธิ์ต้านจุลินทรีย์จากโพรโพลิส ขณะที่ไขผึ้งช่วยสร้างโครงสร้างที่แข็งแรงและเป็นเกราะป้องกันทางกายภาพ ส่งผลให้รังสามารถเก็บรักษาน้ำผึ้ง ละอองเกสร และตัวอ่อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ แม้อยู่ในสภาพอากาศร้อนชื้นของเขตร้อน แม้เซอรูเมนเป็นวัสดุชีวภาพเชิงประกอบ (Natural Bio-composite) โดยโพรโพลิสทำหน้าที่เป็น Bioactive phase ที่ให้คุณสมบัติทางชีวภาพ ส่วนไขผึ้งทำหน้าที่เป็น Matrix phase ที่ให้ความแข็งแรงและความยืดหยุ่น จึงเกิดเป็นวัสดุธรรมชาติที่มีสมบัติทางกายภาพ เคมี และชีวภาพที่เหมาะสมต่อการสร้างรังผึ้งชันโรง

2.1 โพรโพลิส (Propolis)

โพรโพลิส (Propolis) เป็นวัสดุชีวภาพที่ผึ้งชันโรงสร้างขึ้นจากการเก็บยางไม้หรือเรซินจากพืช (Plant resin) จากบาดแผลของลำต้น เปลือกไม้ ตาดอก และส่วนต่าง ๆ ของพืชแล้วนำกลับมายังรังเพื่อผสมกับเอนไซม์และสารคัดหลั่งจากน้ำลายของผึ้งก่อนนำไปใช้ในการอุดรอยแตกของรัง ป้องกันศัตรู และผสมกับไขผึ้งเพื่อสร้างเซอรูเมน (Cerumen)   ดังนั้น โพรโพลิสจึงไม่ใช่ยางไม้จากพืชโดยตรง แต่เป็นผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการดัดแปลงทางชีวภาพโดยผึ้ง[5, 6] ในด้านกายภาพ โพรโพลิสมีลักษณะเป็นของแข็งหรือกึ่งแข็ง มีสีตั้งแต่เหลือง น้ำตาล แดงเข้ม จนถึงดำขึ้นอยู่กับชนิดของพืชชนิดของผึ้งชันโรง และอายุของวัสดุ มีกลิ่นหอมเฉพาะตัวจากน้ำมันหอมระเหย   เมื่อได้รับความร้อนจะอ่อนตัวและมีความเหนียว แต่เมื่ออุณหภูมิลดลงจะแข็งและเปราะโพรโพลิสละลายในน้ำได้เพียงบางส่วน แต่ละลายได้ดีในเอทานอลและตัวทำละลายอินทรีย์หลายชนิด จึงนิยมใช้เอทานอลเป็นตัวทำละลายในการผลิตสารสกัดโพรโพลิสเชิงพาณิชย์ องค์ประกอบทางเคมีของโพรโพลิสมีความซับซ้อนมาก โดยมีรายงานการค้นพบสารประกอบมากกว่า 300 ชนิด อย่างไรก็ตาม องค์ประกอบจะแตกต่างกันไปตามชนิดของพืช แหล่งภูมิศาสตร์ ฤดูกาล และชนิดของผึ้งชันโรง โดยทั่วไปโพรโพลิสประกอบด้วยเรซินจากพืชเป็นองค์ประกอบหลัก รองลงมาคือไขผึ้ง น้ำมันหอมระเหย ละอองเกสร และสารประกอบอื่น ๆ ดังแสดงในตารางที่ 2

สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพของโพรโพลิสส่วนใหญ่อยู่ในส่วนของเรซินจากพืช ซึ่งประกอบด้วยสารหลายกลุ่ม ได้แก่ สารประกอบฟีนอลิก ฟลาโวนอยด์ เทอร์พีนอยด์ กรดฟีนอลิก และน้ำมันหอมระเหย สารแต่ละกลุ่มมีสมบัติทางเคมีและความสามารถในการละลายแตกต่างกัน ส่งผลโดยตรงต่อการเลือกตัวทำละลายและประสิทธิภาพของกระบวนการสกัด ดังแสดงในตารางที่ 3

จากตารางที่ 3 จะเห็นได้ว่า สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพของโพรโพลิสมีสมบัติทางเคมีแตกต่างกันอย่างชัดเจน โดยสารประกอบฟีนอลิกและกรดฟีนอลิกบางส่วนมีความเป็นขั้ว จึงสามารถละลายในน้ำได้บางส่วน ขณะที่ฟลาโวนอยด์ เทอร์พีนอยด์ และน้ำมันหอมระเหยละลายได้ดีในเอทานอลและตัวทำละลายอินทรีย์ ด้วยเหตุนี้ เอทานอลจึงเป็นตัวทำละลายมาตรฐานในการสกัดโพรโพลิส โดย PEwave มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์ได้พัฒนาเทคโนโลยีการสกัดด้วยไมโครเวฟ (Microwave-assisted extraction) โดยใช้น้ำเป็นตัวทำละลาย เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการสกัด ลดการใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ และรักษาสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพให้ได้มากที่สุดคุณสมบัติทางเคมีและการละลายของสารแต่ละกลุ่มดังกล่าว จึงเป็นพื้นฐานสำคัญสำหรับการเลือกวิธีการสกัดโพรโพลิส 

2.2 ไขผึ้ง (Beeswax)

ไขผึ้ง (Beeswax) เป็นสารธรรมชาติที่ผึ้งงานสร้างขึ้นจาก ต่อมสร้างไข (Wax glands) ซึ่งอยู่บริเวณด้านล่างของปล้องท้อง โดยผึ้งเปลี่ยนน้ำตาลจากน้ำหวานให้เป็นแผ่นไขสีขาวบาง ๆ จากนั้นใช้ขาและปากเคี้ยวให้มีความอ่อนตัว ก่อนนำไปใช้สร้างรังหรือผสมกับโพรโพลิสเพื่อสร้างเซอรูเมน (Cerumen) ไขผึ้งจึงเป็นวัสดุที่ทำหน้าที่เป็น โครงสร้างพื้นฐาน (Matrix) ของเซอรูเมน ช่วยเพิ่มความแข็งแรง ความยืดหยุ่น และความสามารถในการกันน้ำให้กับรังผึ้งชันโรง [7, 8] ในเชิงกายภาพ ไขผึ้งที่สร้างใหม่มีสีขาวหรือขาวขุ่น และจะค่อย ๆ เปลี่ยนเป็นสีเหลือง น้ำตาล หรือเข้มขึ้นเมื่อสัมผัสกับโพรโพลิส ละอองเกสร และสารต่าง ๆ ภายในรัง ไขผึ้งมีผิวมัน เนื้อเหนียว ไม่ละลายในน้ำ แต่สามารถละลายได้ดีในตัวทำละลายอินทรีย์หลายชนิด เช่น เฮกเซน ปิโตรเลียมอีเทอร์ และคลอโรฟอร์ม มีช่วงจุดหลอมเหลวประมาณ 60–65 °C เมื่อได้รับความร้อนจะอ่อนตัวและสามารถขึ้นรูปได้ ก่อนจะแข็งตัวอีกครั้งเมื่ออุณหภูมิลดลง คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ไขผึ้งเหมาะสำหรับใช้เป็นวัสดุก่อสร้างรังและภาชนะเก็บอาหารของผึ้ง ในเชิงเคมี ไขผึ้งไม่ได้ประกอบด้วยสารชนิดเดียว แต่เป็นส่วนผสมของสารอินทรีย์หลายกลุ่ม โดยมี Wax esters เป็นองค์ประกอบหลัก ร่วมกับไฮโดรคาร์บอน กรดไขมันสายยาว แอลกอฮอล์สายยาว และสารประกอบอื่น ๆ ในปริมาณเล็กน้อย ดังแสดงในตารางที่ 4

จากตารางที่ 4 จะเห็นได้ว่า ไขผึ้งประกอบด้วยสารที่ไม่มีขั้ว (Non-polar compounds) เป็นส่วนใหญ่ โดยเฉพาะ Wax esters และ Hydrocarbons ซึ่งรวมกันมากกว่า 80% ขององค์ประกอบทั้งหมด จึงไม่ละลายในน้ำ และละลายได้เพียงเล็กน้อยในเอทานอลที่อุณหภูมิห้อง แต่สามารถละลายได้ดีในตัวทำละลายอินทรีย์ที่ไม่มีขั้ว เช่น เฮกเซน ปิโตรเลียมอีเทอร์ และคลอโรฟอร์ม ในขณะที่กรดไขมันและแอลกอฮอล์สายยาวมีความเป็นขั้วมากกว่า จึงละลายในเอทานอลได้บางส่วน โดยเฉพาะเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ในทางชีวภาพ ไขผึ้งมีฤทธิ์ทางชีวภาพโดยตรงต่ำกว่าโพรโพลิส เนื่องจากมีสารออกฤทธิ์ในปริมาณน้อย อย่างไรก็ตาม ไขผึ้งมีบทบาทสำคัญในการสร้างโครงสร้างของรัง ช่วยเพิ่มความแข็งแรง ความยืดหยุ่น และความสามารถในการกันน้ำของเซอรูเมน อีกทั้งยังช่วยลดการสูญเสียน้ำ ป้องกันการปนเปื้อนจากสิ่งแวดล้อม และยืดอายุการเก็บรักษาน้ำผึ้งและอาหารภายในรัง ด้วยคุณสมบัติที่ปลอดภัย ไม่เป็นพิษ และสามารถขึ้นรูปได้ดี ไขผึ้งจึงถูกนำไปใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมอาหาร เครื่องสำอาง ยา เทียนไข สารเคลือบอาหาร วัสดุบรรจุภัณฑ์ชีวภาพ และวัสดุเคลือบผิว นอกจากนี้ยังเป็นวัตถุดิบที่มีศักยภาพสำหรับการพัฒนาวัสดุชีวภาพที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในอนาคต

โพรโพลิสและไขผึ้งมีองค์ประกอบทางเคมีและสมบัติการละลายแตกต่างกันอย่างชัดเจน โพรโพลิสอุดมไปด้วยสารออกฤทธิ์ที่มีความเป็นขั้วปานกลางถึงสูง จึงเหมาะกับการสกัดด้วยเอทานอลหรือสารละลายน้ำ–เอทานอล ขณะที่ไขผึ้งประกอบด้วยสารไม่มีขั้วเป็นส่วนใหญ่ จึงเหมาะกับการสกัดด้วยตัวทำละลายไม่มีขั้ว ความแตกต่างนี้เป็นพื้นฐานสำคัญของการเลือกตัวทำละลายและการออกแบบกระบวนการสกัด (Extraction) และ การแยกส่วน (Fractionation) ของโพรโพลิสและไขผึ้งจากเซอรูเมน

3. การสกัดโพรลิสและไขผึ้งด้วยไมโครเวฟและกระบวนการ Winterization

รูปที่ 4 กระบวนการสกัดโพรโพลิสและไขผึ้งออกจาก Cerumen โดยใช้กระบวนการไมโครเวฟและการแยกส่วน (Winterization)

เซอรูเมนเป็นวัสดุชีวภาพที่ประกอบด้วยโพรโพลิส ไขผึ้ง รวมทั้งเศษวัสดุและสิ่งปนเปื้อนจากภายในรัง การแยกโพรโพลิสและไขผึ้งออกจากเซอรูเมนจึงต้องอาศัยความแตกต่างด้านการละลายของสารแต่ละกลุ่ม โดยสารออกฤทธิ์บางชนิดในโพรโพลิสสามารถละลายในน้ำได้ ขณะที่สารสำคัญส่วนใหญ่ของโพรโพลิสละลายได้ดีในเอทานอล ส่วนไขผึ้งมีความเป็นขั้วต่ำและจะตกผลึกเมื่ออุณหภูมิของสารละลายลดลง

ศูนย์ความเป็นเลิศด้านพลาสมาและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า(PEwave) มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์ จึงได้พัฒนการสกัดแบบลำดับขั้น โดยใช้น้ำร่วมกับไมโครเวฟในขั้นแรก เพื่อทำความสะอาด ฆ่าเชื้อ และสกัดสารที่ละลายน้ำได้ จากนั้นใช้ สารละลายน้ำผสมเอทานอลร่วมกับไมโครเวฟ[9] เพื่อสกัดโพรโพลิสส่วนที่เหลือ และใช้กระบวนการ Winterization เพื่อแยกไขผึ้งออกจากสารละลายโพรโพลิส กระบวนการทั้งหมดประกอบด้วย 9 ขั้นตอน ดังแสดงในรูปที่ 4

·      ขั้นตอนที่ 1 การเก็บเซอรูเมนจากรังผึ้งชันโรง

เก็บเซอรูเมนจากถ้วยน้ำผึ้ง ถ้วยเกสร ผนังรัง หรือวัสดุส่วนเกินที่เกิดจากการจัดการรัง เซอรูเมนที่เก็บได้มักประกอบด้วยโพรโพลิส ไขผึ้ง เศษเกสร เศษไม้ ดิน และสิ่งแปลกปลอมอื่น ๆ จึงควรคัดแยกสิ่งปนเปื้อนขนาดใหญ่ออกก่อน และเก็บวัตถุดิบไว้ในภาชนะสะอาด ปิดสนิท และหลีกเลี่ยงแสงแดดหรือความร้อนสูง เพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพของสารออกฤทธิ์

·      ขั้นตอนที่ 2 การแช่เซอรูเมนในน้ำ

นำเซอรูเมนใส่ในน้ำสะอาดหรือน้ำกลั่น โดยอาจใช้อัตราส่วนเซอรูเมนต่อน้ำประมาณ 1:10 โดยน้ำหนักต่อปริมาตร ทั้งนี้สามารถปรับเปลี่ยนตามลักษณะและปริมาณวัตถุดิบ น้ำทำหน้าที่เป็นทั้งตัวกลางทำความสะอาดและตัวดูดกลืนพลังงานไมโครเวฟที่มีประสิทธิภาพ ช่วยถ่ายเทความร้อนไปยังเซอรูเมนอย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอ

·      ขั้นตอนที่ 3 การกระตุ้นด้วยคลื่นไมโครเวฟในน้ำ

นำส่วนผสมของเซอรูเมนและน้ำเข้าเครื่องสกัดด้วยไมโครเวฟที่พัฒนาโดยบริษัท Baan Innov และ PEM โดยใช้กำลังไมโครเวฟและเวลาในการกระตุ้นตามความเหมาะสมของปริมาณเซอรูเมน พลังงานไมโครเวฟทำให้น้ำร้อนขึ้นอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้เซอรูเมนอ่อนตัว ไขผึ้งบางส่วนหลอม และสิ่งปนเปื้อนหลุดออกจากโครงสร้าง ในเวลาเดียวกัน ความร้อนยังช่วยลดปริมาณจุลินทรีย์ และเร่งการแพร่ของสารประกอบที่ละลายน้ำได้ออกจากโพรโพลิส เช่น สารประกอบฟีนอลิก กรดฟีนอลิก น้ำตาล กรดอินทรีย์ และสารที่มีขั้วสูงบางชนิด ขั้นตอนนี้จึงมีหน้าที่หลัก 3 ประการ ได้แก่ การทำความสะอาดเซอรูเมน การลดการปนเปื้อนของจุลินทรีย์ และการสกัดสารออกฤทธิ์ที่ละลายน้ำได้

·      ขั้นตอนที่ 4 การกรองแยกส่วนสกัดน้ำและเซอรูเมนที่เหลือ

หลังการกระตุ้นด้วยไมโครเวฟ นำส่วนผสมมากรองด้วยผ้ากรอง กระดาษกรอง หรือตะแกรงที่เหมาะสม จะได้ผลิตภัณฑ์ 2 ส่วน ได้แก่สารละลายโพรโพลิสในน้ำ ซึ่งประกอบด้วยสารฟีนอลิก ฟลาโวนอยด์บางชนิด กรดฟีนอลิก และสารออกฤทธิ์ที่มีความเป็นขั้วสูง สารละลายนี้ควรบรรจุในภาชนะทึบแสงและเก็บที่อุณหภูมิต่ำ ส่วนที่สองคือเซอรูเมนที่ไม่ละลายน้ำ ซึ่งยังมีโพรโพลิสส่วนที่ละลายน้ำได้น้อยและไขผึ้งเป็นองค์ประกอบหลัก ส่วนนี้จะถูกนำไปสกัดในขั้นตอนต่อไป

·      ขั้นตอนที่ 5 การใช้ประโยชน์จากสารสกัดโพรโพลิสชนิดน้ำ

สารสกัดโพรโพลิสชนิดน้ำที่ได้สามารถนำไปวิเคราะห์ปริมาณสารฟีนอลิก ฟลาโวนอยด์ ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ และฤทธิ์ต้านจุลินทรีย์ ก่อนนำไปพัฒนาเป็นส่วนประกอบของเครื่องดื่มสมุนไพร ผลิตภัณฑ์อาหารเสริม เครื่องสำอาง สารเคลือบอาหาร หรือผลิตภัณฑ์สุขภาพ ข้อดีของสารสกัดชนิดน้ำคือไม่มีเอทานอลตกค้างและเหมาะกับผลิตภัณฑ์ที่ต้องการหลีกเลี่ยงการใช้ตัวทำละลายอินทรีย์ อย่างไรก็ตาม สารสกัดชนิดนี้ประกอบด้วยสารที่ละลายน้ำได้เป็นหลัก จึงไม่สามารถแทนสารสกัดโพรโพลิสด้วยเอทานอลได้ทั้งหมด

·      ขั้นตอนที่ 6 การสกัดเซอรูเมนส่วนที่เหลือด้วยน้ำผสมเอทานอลและไมโครเวฟ

นำเซอรูเมนที่ผ่านการสกัดด้วยน้ำแล้วมาผสมกับสารละลายน้ำเอทานอล โดยอาจใช้เอทานอลประมาณ 70 - 95% และใช้อัตราส่วนเซอรูเมนต่อตัวทำละลายประมาณ 1:10 โดยน้ำหนักต่อปริมาตร ทั้งนี้ควรปรับตามลักษณะของวัตถุดิบและวัตถุประสงค์ของการสกัด จากนั้นนำไปกระตุ้นด้วยเครื่องไมโครเวฟที่พัฒนาโดย Baan Innov และ PEM โดย ใช้กำลังไมโครเวฟและเวลาการสกัดตามความเหมาะสมของปริมาณเซอรูเมนและปริมาตรของสารละลาย ในขั้นตอนนี้ เอทานอลทำหน้าที่ละลายสารออกฤทธิ์ที่ละลายในน้ำได้น้อย เช่น ฟลาโวนอยด์ เทอร์พีนอยด์ กรดฟีนอลิก และสารอะโรมาติก ขณะที่ไมโครเวฟช่วยเร่งการถ่ายเทมวล ทำให้ตัวทำละลายแทรกเข้าสู่เนื้อเซอรูเมนได้ดีขึ้น ลดเวลาในการสกัด และเพิ่มประสิทธิภาพการนำสารสำคัญออกจากโครงสร้าง ควรใช้ระบบไมโครเวฟที่ออกแบบสำหรับตัวทำละลายไวไฟโดยเฉพาะ มีระบบควบคุมอุณหภูมิ การระบายไอ และการป้องกันประกายไฟ ไม่ควรใช้เตาไมโครเวฟสำหรับครัวเรือน

·      ขั้นตอนที่ 7 การกรองสารสกัดน้ำ–เอทานอล

หลังการสกัด นำส่วนผสมมากรองเพื่อแยกกากแข็งออก จะได้สารสกัดรวมที่ประกอบด้วยโพรโพลิสและไขผึ้งบางส่วนละลายหรือกระจายตัวอยู่ในสารละลายน้ำเอทานอล สารละลายนี้ยังไม่ใช่โพรโพลิสบริสุทธิ์ เนื่องจากไขผึ้ง โดยเฉพาะแวกซ์เอสเทอร์ ไฮโดรคาร์บอน กรดไขมัน และแอลกอฮอล์สายยาว อาจละลายออกมาในระหว่างการสกัดที่อุณหภูมิสูง จึงจำเป็นต้องแยกไขผึ้งออกด้วยกระบวนการ Winterization

·      ขั้นตอนที่ 8 การแยกไขผึ้งออกจากโพรโพลิสด้วยกระบวนการ Winterization

Winterization เป็นกระบวนการลดอุณหภูมิของสารสกัดเพื่อทำให้สารประเภทไขมีความสามารถในการละลายลดลง แล้วตกผลึกหรือรวมตัวเป็นก้อน ก่อนกรองแยกออกจากสารละลายโพรโพลิส โดยแบ่งเป็นขั้นตอนย่อยดังนี้

1. ขั้นตอนที่ 8.1 การลดอุณหภูมิของสารสกัด

นำสารสกัดในสารละลายน้ำ–เอทานอลไปลดอุณหภูมิให้อยู่ในช่วงประมาณ 20 ถึง 40 องศาเซลเซียส และพักไว้จนระบบเข้าสู่สมดุล ระยะเวลาและอุณหภูมิที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของเอทานอล ปริมาณไขผึ้ง และปริมาตรของสารสกัด

2. ขั้นตอนที่ 8.2 การเกิด Clouding

เมื่ออุณหภูมิลดลง ไขผึ้งและสารไม่มีขั้วที่ละลายอยู่จะเริ่มเกิดผลึกขนาดเล็กและรวมตัวกัน ทำให้สารละลายเปลี่ยนจากใสเป็นขุ่น ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า Clouding ซึ่งเป็นสัญญาณว่าไขผึ้งเริ่มแยกออกจากสารละลาย [10, 11].

3. ขั้นตอนที่ 8.3 การกรองแยกไขผึ้ง

นำสารละลายที่เกิด Clouding มากรองในขณะที่ยังมีอุณหภูมิต่ำ จะได้ไขผึ้งในลักษณะเป็นก้อน เกล็ด หรือผลึกอยู่บนตัวกรอง ส่วนสารละลายที่ผ่านตัวกรองจะเป็นสารละลายโพรโพลิสในเอทานอล

ไขผึ้งที่ได้อาจล้างด้วยเอทานอลเย็นเพื่อกำจัดโพรโพลิสที่ติดอยู่บนผิว จากนั้นทำให้แห้งหรือหลอมและกรองซ้ำ เพื่อให้ได้ไขผึ้งที่มีความบริสุทธิ์สูงขึ้น

4. ขั้นตอนที่ 8.4 การระเหยตัวทำละลายออกจากสารละลายโพรโพลิส

นำสารละลายโพรโพลิสในเอทานอลไประเหยตัวทำละลายออกด้วย เครื่องระเหยด้วยไมโครเวฟภายใต้ความดันต่ำ ซึ่งพัฒนาโดย PEwave มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์

การลดความดันช่วยให้เอทานอลและน้ำระเหยได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเดือดปกติ ขณะที่ไมโครเวฟให้ความร้อนโดยตรงกับสารละลาย จึงช่วยลดเวลาในการระเหยและลดความเสียหายต่อสารออกฤทธิ์ที่ไวต่อความร้อน นอกจากนี้ ตัวทำละลายที่ระเหยออกควรผ่านระบบควบแน่นและนำกลับมาใช้ใหม่ เพื่อลดต้นทุนและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม

·      ขั้นตอนที่ 9 การผลิตสารสกัดโพรโพลิสและไขผึ้งบริสุทธิ์

หลังระเหยตัวทำละลายออก จะได้สารสกัดโพรโพลิสเข้มข้นที่เรียกว่า Ethanolic Extract of Propolis (EEP) ซึ่งเป็นรูปแบบสารสกัดโพรโพลิสที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในระดับสากล EEP มีลักษณะเป็นของเหลวข้นหรือกึ่งแข็ง สีน้ำตาลเข้มถึงดำ มีกลิ่นเฉพาะตัว และอุดมด้วยสารประกอบฟีนอลิก ฟลาโวนอยด์ และสารออกฤทธิ์อื่น ๆ ส่วนไขผึ้งที่แยกได้จาก Winterization เมื่อล้าง ทำให้แห้ง และกรองสิ่งปนเปื้อนออกแล้ว จะได้ไขผึ้งบริสุทธิ์ที่มีสีเหลืองอ่อนถึงขาวนวล เนื้อเหนียว มีกลิ่นหอมตามธรรมชาติ และมีช่วงจุดหลอมเหลวโดยประมาณ 60–65 องศาเซลเซียส ผลิตภัณฑ์ทั้งสองชนิดสามารถนำไปเพิ่มมูลค่าได้ โดย EEP เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์อาหารเสริม เครื่องสำอาง ผลิตภัณฑ์ดูแลช่องปาก และผลิตภัณฑ์สุขภาพ ส่วนไขผึ้งเหมาะสำหรับเครื่องสำอาง บาล์ม เทียน สารเคลือบอาหาร วัสดุห่อหุ้ม และวัสดุชีวภาพ

4. สรุปและแนวทางการพัฒนาสารสกัดจากรังผึ้งชันโรงเพื่อสร้างมูลค่าเพิ่ม

ผึ้งชันโรงเป็นแมลงเศรษฐกิจที่ไม่ได้ให้ประโยชน์เฉพาะน้ำผึ้งเท่านั้น แต่ยังผลิตวัสดุชีวภาพที่มีมูลค่าสูง ได้แก่ เซอรูเมน (Cerumen) โพรโพลิส (Propolis) ไขผึ้ง (Beeswax) และละอองเกสรหมัก (Bee bread) ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ธรรมชาติที่มีศักยภาพในการพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ด้านอาหาร สุขภาพ เครื่องสำอาง และวัสดุชีวภาพ ปัจจุบันเซอรูเมนมักถูกนำไปใช้หรือจำหน่ายเป็นวัตถุดิบเพียงชนิดเดียว ทำให้ยังไม่สามารถใช้ประโยชน์จากองค์ประกอบที่มีคุณค่าได้อย่างเต็มศักยภาพ บทความนี้ได้นำเสนอแนวทางและกระบวนการแปรรูปเซอรูเมนแบบครบวงจรที่พัฒนาโดยศูนย์ความเป็นเลิศด้านพลาสมาและคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (PEwave) มหาวิทยาลัยวลัยลักษณ์ โดยการผสมผสานระหว่างเทคโนโลยีไมโครเวฟ (Microwave-assisted extraction) และกระบวนการแยกส่วนด้วยการลดอุณหภูมิ (Winterization) เพื่อแยกองค์ประกอบสำคัญของเซอรูเมนออกเป็นผลิตภัณฑ์มูลค่าสูงหลายชนิด ได้แก่ สารสกัดโพรโพลิสชนิดน้ำ (Water Extract of Propolis) สารสกัดโพรโพลิสมาตรฐานสากล (Ethanolic Extract of Propolis: EEP) และไขผึ้งบริสุทธิ์ (Pure Beeswax) ซึ่งสามารถนำไปพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มสูงกว่าการจำหน่ายเซอรูเมนในรูปวัตถุดิบ

จุดเด่นของกระบวนการนี้ คือการสกัดแบบลำดับขั้น (Sequential Extraction) โดยเริ่มจากการใช้น้ำร่วมกับไมโครเวฟเพื่อทำความสะอาดเซอรูเมน ลดปริมาณจุลินทรีย์ และสกัดสารออกฤทธิ์ที่ละลายน้ำได้ออกมาก่อน ทำให้ลดสิ่งปนเปื้อนและลดภาระของการสกัดด้วยเอทานอลในขั้นตอนถัดไป จากนั้นจึงใช้สารละลายน้ำเอทานอลร่วมกับไมโครเวฟเพื่อสกัดสารออกฤทธิ์ที่ละลายในเอทานอลได้ดี เช่น ฟลาโวนอยด์ เทอร์พีนอยด์ และสารประกอบฟีนอลิก ซึ่งเป็นสาระสำคัญที่ให้ฤทธิ์ทางชีวภาพของโพรโพลิส การใช้พลังงานไมโครเวฟในทั้งสองขั้นตอนช่วยให้เกิดความร้อนอย่างรวดเร็วและสม่ำเสมอ เพิ่มประสิทธิภาพการแพร่ของตัวทำละลายเข้าสู่โครงสร้างของเซอรูเมน ลดระยะเวลาในการสกัด ลดการใช้พลังงาน และสามารถปรับกำลังไมโครเวฟ เวลา อุณหภูมิ อัตราส่วนตัวทำละลาย และปริมาณวัตถุดิบให้เหมาะสมกับการผลิตทั้งในระดับห้องปฏิบัติการ ระดับวิสาหกิจชุมชน และระดับอุตสาหกรรม หลังจากการสกัดด้วยเอทานอล กระบวนการ Winterization จะถูกนำมาใช้เพื่อแยกไขผึ้งออกจากสารละลายโพรโพลิส โดยอาศัยความแตกต่างของความสามารถในการละลายของไขผึ้งและโพรโพลิสที่อุณหภูมิต่ำ ทำให้สามารถเพิ่มความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ทั้งสองชนิดได้ ขณะที่ขั้นตอนการระเหยตัวทำละลายใช้เครื่องระเหยด้วยไมโครเวฟภายใต้ความดันต่ำ ซึ่งพัฒนาโดย PEwave ทำให้สามารถระเหยเอทานอลได้ที่อุณหภูมิต่ำ ลดการเสื่อมสภาพของสารออกฤทธิ์ ลดเวลาในการผลิต และสามารถนำเอทานอลกลับมาใช้ซ้ำได้ ช่วยลดต้นทุนและลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม กระบวนการนี้จึงเป็นเทคโนโลยีการแปรรูปเซอรูเมนแบบครบวงจรที่สามารถเปลี่ยนวัตถุดิบธรรมชาติให้เป็นผลิตภัณฑ์มูลค่าสูงหลายชนิดจากกระบวนการเดียว สอดคล้องกับแนวคิดเศรษฐกิจชีวภาพ (Bioeconomy) เศรษฐกิจหมุนเวียน (Circular Economy) และการพัฒนาที่ยั่งยืน (Sustainable Development) ในอนาคต

การพัฒนาอุตสาหกรรมผึ้งชันโรงของประเทศไทยควรมุ่งสู่การใช้ประโยชน์จากรังผึ้งชันโรงอย่างครบวงจร โดยไม่จำกัดเฉพาะการผลิตน้ำผึ้ง แต่ควรพัฒนาเทคโนโลยีการแยกและแปรรูปโพรโพลิส ไขผึ้ง Bee bread และผลิตภัณฑ์ชีวภาพอื่น ๆ ให้มีมาตรฐานเดียวกับผลิตภัณฑ์จากต่างประเทศ พร้อมทั้งสนับสนุนการวิจัยเพื่อกำหนดมาตรฐานคุณภาพของโพรโพลิสและไขผึ้งจากผึ้งชันโรงไทย การวิเคราะห์สารสำคัญ การพัฒนามาตรฐานการผลิต (GMP) และการรับรองคุณภาพในระดับสากล เพื่อสร้างความเชื่อมั่นให้กับผู้บริโภค ในระดับวิสาหกิจชุมชน ควรส่งเสริมการถ่ายทอดเทคโนโลยีการสกัดและแปรรูปให้แก่เกษตรกรผู้เลี้ยงผึ้งชันโรง เพื่อให้สามารถผลิตสารสกัดโพรโพลิสและไขผึ้งที่มีคุณภาพได้ด้วยตนเอง เพิ่มมูลค่าผลผลิต สร้างอาชีพ และเพิ่มรายได้ให้กับชุมชน ขณะที่ในระดับอุตสาหกรรม ควรพัฒนาระบบการผลิตแบบต่อเนื่อง การควบคุมคุณภาพด้วยระบบวิเคราะห์สารสำคัญ และการออกแบบผลิตภัณฑ์ที่ตอบโจทย์ตลาดสุขภาพ เครื่องสำอาง อาหารฟังก์ชัน และเวชสำอาง ซึ่งเป็นตลาดที่มีการเติบโตอย่างต่อเนื่องทั้งในประเทศไทยและต่างประเทศ ประเทศไทยมีความหลากหลายของชนิดผึ้งชันโรงและพืชอาหาร ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบในการผลิตโพรโพลิสและไขผึ้งที่มีองค์ประกอบทางชีวภาพแตกต่างจากประเทศอื่น หากสามารถพัฒนาองค์ความรู้ เทคโนโลยีการแปรรูป และมาตรฐานผลิตภัณฑ์ควบคู่กันไป จะช่วยยกระดับผลิตภัณฑ์จากผึ้งชันโรงไทยจากการจำหน่ายวัตถุดิบไปสู่ผลิตภัณฑ์สุขภาพและผลิตภัณฑ์มูลค่าสูง (High Value Bee Products) ที่สามารถแข่งขันได้ในตลาดโลก สร้างรายได้ที่มั่นคงให้แก่เกษตรกร วิสาหกิจชุมชน และผู้ประกอบการ ตลอดจนผลักดันให้ประเทศไทยก้าวสู่การเป็นหนึ่งในศูนย์กลางการผลิตและการแปรรูปผลิตภัณฑ์จากผึ้งชันโรงของภูมิภาคเอเชียในอนาคต

เอกสารอ้างอิง

1.      Roubik, D. W. (2023). Stingless bee (Apidae: Apinae: Meliponini) ecology. Annual Review of Entomology, 68, 231–256. https://doi.org/10.1146/annurev-ento-120120-103938

2.      Rocha, V. M., Portela, R. D., dos Anjos, J. P., de Souza, C. O., & Umsza-Guez, M. A. (2023). Stingless bee propolis: Composition, biological activities and its applications in the food industry. Food Production, Processing and Nutrition, 5, Article 29. https://doi.org/10.1186/s43014-023-00146-z

3.      Al-Hatamleh, M. A. I., Boer, J. C., Wilson, K. L., Plebanski, M., Mohamud, R., & Mustafa, M. Z. (2020). Antioxidant-Based Medicinal Properties of Stingless Bee Products: Recent Progress and Future Directions. Biomolecules, 10(6), 923. https://doi.org/10.3390/biom10060923

4.      ชันโรงเชียงใหม่ by วราวุฒิฟาร์ม https://www.facebook.com/profile.php?id=100057132352704

5.      Zulhendri, F., Perera, C. O., Chandrasekaran, K., Ghosh, A., Tandean, S., Abdullah, R., Herman, H., & Lesmana, R. (2022). Propolis of stingless bees for the development of novel functional food and nutraceutical ingredients: A systematic scoping review of the experimental evidence. Journal of Functional Foods, 88, 104902. https://doi.org/10.1016/j.jff.2021.104902

6.      de Melo e Silva, J., Bezerra, F. W. F., Martins, I. R., Fontanari, G. G., de Oliveira, J. A. R., & Martins, L. H. da S. (2025). Propolis and geopropolis from stingless bees as a source of bioactive compounds with antioxidant and antimicrobial action: A review. Food Research International, 214, 116674. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2025.116674

7.      Milborrow, B. V., Kennedy, J. M., & Dollin, A. (1987). Composition of wax made by the Australian stingless bee Trigona australis. Australian Journal of Biological Sciences, 40(1), 15–25

8.      Mekky, A. E., El-Barkey, N. M., Abd El Halim, H. M., Nasser, S. A., Mahmoud, N. N., Zahra, A. A., & Nasr-Eldin, M. A. (2025). Exploring the potential of hydro alcoholic crude extract of beeswax as antibacterial, antifungal, antiviral, anti-inflammatory and antioxidant agent. Scientific Reports, 15, 32512. https://doi.org/10.1038/s41598-025-17830-4

9.      M. Nisoa, Y. Sirisathitkul, Yaowarat, C. Sirisathitkul, A. Plodkaew, Apinun, K. Wattanasit, B. and Pacdeepin, Peerada (2022), Simulation and Experimentation on Parameters Influencing Microwave-Assisted Extraction of Bioactive Compounds from Kaempferia parviflora Rhizomes, Alexandria Engineering Journal, Volume 65, Pages 357-366/ 10.1016/j.aej.2022.10.012

10.  Eshete, Y., Zelalem, D., Tadesse, H., Lemma, T., Eshetie, T., & Negera, T. (2018). Determination of the proportion of pure beeswax recovered from crude beeswax resources at local honey wine making houses in Ethiopia. Journal of Nutritional Health & Food Engineering, 8(3), 269–273. https://doi.org/10.15406/jnhfe.2018.08.00281

11.  Yadeta, G. L. (2014). Beeswax production and marketing in Ethiopia: Challenges in value chain. Agriculture, Forestry and Fisheries, 3(6), 447–451. https://doi.org/10.11648/j.aff.20140306.12