การผลิตไซโลออลิโกเเซคคาไรด์และการนำไปประยุกต์ใช้เป็นพรีไบโอติกและซินไบโอติก

บทคัดย่อ

ประเทศไทยเป็นประเทศที่มีการทำเกษตรกรรมเป็นอันดับต้นของภูมิภาคเอเชียตะออกเฉียงใต้และมีแหล่งชีวมวลที่เป็นเศษวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรเป็นจำนวนมากที่ไม่มีการนำไปใช้ประโยชน์ ทางคณะผู้วิจัยจึงสนใจที่จะนำวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรเหล่านี้มาเพิ่มมูลค่าโดยการใช้เอนไซม์ไซลาเนสที่สามารถเปลี่ยนเศษวัสดุพืชให้กลายเป็นสารไซโลโอลิโกแซคคาไรด์ (XOS) ที่มูลค่าสูง ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงมีจุดประสงค์เพื่อประเมินคุณสมบัติของ XOS ที่ผลิตได้จากวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรต่อการกระตุ้นการเจริญเติบโตของเชื้อโปรไบโอติก เพื่อศึกษากระบวนการผลิตและคุณสมบัติของพรีไบโอติกและซินไบโอติกของ XOS ในรูปแบบทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง และเพื่อศึกษาประสิทธิภาพของการเป็นพรีไบโอติก รวมทั้งโปรไบโอติก และซินไบโอติกในอาหารต่อสมรรถนะการเจริญเติบโต และความต้านทานโรคในปลานิล โดยจากงานวิจัยนี้พบว่าการเลี้ยงเชื้อโปรไบโอติกโดยการใช้ XOS จากฟางข้าว ไม่ส่งผลให้เชื้อมีการเจริญที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน ทั้งนี้เนื่องจาก XOS จากฟางข้าวมีการปลดปล่อยน้ำตาลไซโลสที่สูงถึง 2.5 มิลลิกรัมต่อมิลลิลิตร แต่เมื่อเปลี่ยนมาใช้ XOS จากชานอ้อยกลับพบความแตกต่างในการเจริญของเชื้อโปรไบโอติก อันเนื่องมาจาก XOS-Xyn11A มีองค์ประกอบเป็น XOS ขนาดตั้งแต่ Xylobiose (X2) – Xylopentaose (X5) ซึ่งส่วนใหญ่เป็น XOS สายยาว ส่วน XOS-CbXyn10C นั้นมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็น XOS ขนาดตั้งแต่ Xylobiose (X2) – Xylotriose (X3) ซึ่งเป็น XOS สายสั้น นอกจากนี้ยังพบการปนเปื้อนของสารประกอบฟีนอลิก ชนิด Gallic acid ใน XOS-CbXyn10C โดยมีปริมาณมากกว่า XOS-Xyn11A ถึง 5 เท่า ด้วยเหตุนี้จึงทำให้สามารถแบ่งกลุ่มของเชื้อโปรไบโอติกที่ใช้ในการศึกษานี้ได้เป็น 2 กลุ่ม โดยกลุ่มแรกเป็นกลุ่มที่ชื่นชอบ XOS สายยาวและอ่อนไหวต่อ Gallic acid ซึ่งจะเจริญได้ดีใน XOS-Xyn11A ได้แก่ Bifidobacterium longum BB536 และ Bacillus subtilis ส่วนกลุ่มที่สองเป็นกลุ่มที่เจริญได้ดีใน XOS-CbXyn10C เนื่องจากชื่นชอบ XOS สายสั้นและทนต่อ Gallic acid ได้มากกว่าเชื้อกลุ่มแรกถึง 400 เท่า ได้แก่ Lactobacillus acidophilus La-14 และ Lactobacillus plantarumสำหรับในการศึกษากระบวนการผลิตและคุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ XOS จากชานอ้อยที่อยู่ในรูปแบบผงแห้ง พบว่าผลิตภัณฑ์ XOS ชนิดผงแห้งที่ได้จากการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็ง (Freeze drying) สามารถละลายน้ำได้สูงกว่าการทำแห้งแบบอบลมร้อน (Hot air drying) อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p0.05) นอกจากนี้ยังพบว่าผลิตภัณฑ์ Freeze dried XOS-Xyn11A สามารถทำให้เกิดอิมัลชั่นได้ดีและมีความเสถียรที่สุด ส่วนผลิตภัณฑ์ Freeze dried XOS-CbXyn10C มีคุณสมบัติในการเกิดฟองที่ดีกว่าผลิตภัณฑ์ XOS ในรูปแบบผงแห้งชนิดอื่นๆ ยิ่งไปกว่านั้นจากการศึกษาคุณสมบัติทางชีวเคมีพบว่าผลิตภัณฑ์ XOS ชนิดผงแห้งที่ได้จากการทำแห้งแบบอบลมร้อนจะให้ปริมาณน้ำตาลโดยรวมที่สูงกว่าการทำแห้งแบบแช่เยือกแข็งอีกด้วย เมื่อวิเคราะห์ปริมาณสารประกอบฟีนอลิกและมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระในผลิตภัณฑ์ Hot air-dried XOS-Xyn11A พบว่ามีค่าสูงกว่าผลิตภัณฑ์ XOS ในรูปแบบผงแห้งชนิดอื่นๆ อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p0.05) อย่างไรก็ตามค่าเคมีของเลือด ได้แก่ ค่าเอนไซม์ aspartate amino transaminase (AST) และค่าคลอเรสเตอรอล (cholesterol) ในกลุ่มที่เสริม XOS เป็นพรีไบโอติก พบว่ามีค่าสูงกว่ากลุ่มควบคุมอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p<0.05) เมื่อทดสอบกิจกรรมของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันของปลานิลพบว่า lysozyme, myeloperoxidase (MPO), catalase (CAT). superoxide dismutase (SOD), glutathione peroxidase (GPx) และ glutathione reductase; (GRD) มีแนวโน้มสูงขึ้นทั้งการเสริมเป็นพรีไบโอติก รวมทั้งโปรไบโอติก และซินไบโอติก อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p<0.05) สำหรับกิจกรรมการย่อยอาหารในลำไส้ของปลานิลพบว่า กิจกรรมของเอนไซม์ไลเปส (lipase activity) เอนไซม์โปรติเอส (protease activity) และเอนไซม์อะไมเลส (amylase activity) มีในกลุ่มโปรไบโอติก สูงขึ้นและแตกต่างจากกลุ่มควบคุมอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (p<0.05) การทดสอบความต้านทานเชื้อแบคทีเรีย Streptococcus agalactiae ปลาที่ได้รับอาหารการเสริม XOS เป็นพรีไบโอติก รวมทั้งโปรไบโอติก และซินไบโอติก มีค่าเฉลี่ยของการรอดตายสูงกว่าปลาในกลุ่มควบคุม

คำสำคัญ