การพัฒนาและปรับปรุงคุณค่าทางโภชนาจากผลพลอยได้ของกระบวนการผลิตโกโก้และกาแฟเพื่อส่งเสริมการเลี้ยงสัตว์

บทคัดย่อ

วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้เพื่อพัฒนาและปรับปรุงคุณค่าทางโภชนาจากผลพลอยได้ของกระบวนการผลิตโกโก้และกาแฟเพื่อส่งเสริมการเลี้ยงสัตว์ โดยมีโครงการวิจัยย่อยทั้งหมด 4 โครงการ ที่ดำเนินการภายในชุดโครงการนี้ สำหรับโครงการวิจัยย่อยที่ 1 งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์หาสภาวะที่เหมาะสมของการสกัดน้ำมันจากเปลือกหุ้มเมล็ดโกโก้ (cocoa bean shells, CBS) และสร้างเครื่องสกัดน้ำมันต้นแบบจากเงื่อนไขที่ได้จากการหาสภาวะที่เหมาะสมด้วยพื้นผิวตอบสนอง (response surface methodology, RSM) CBS เป็นผลพลอยได้จากกระบวนการคั่วเมล็ดโกโก้ซึ่งจะมี CBS เหลือทิ้งเป็นของเสียจำนวนมาก ในขั้นตอนแรกเปลือกหุ้มเมล็ดโกโก้แห้ง (dried cocoa bean shells, DCBS) หลังอบที่อุณหภูมิ 105?C เป็นเวลา 24 hr ถูกบดด้วยเครื่องบดไฟฟ้า ซึ่ง DCBS มีปริมาณน้ำมันและปริมาณโปรตีน เท่ากับ 11.30 wt.% และ 13.39 wt.% ตามลำดับ ตัวทำละลาย 3 ชนิด คือ เฮกเซน แอนไฮดรัสเอทานอลและไฮดรัสเอทานอลถูกใช้ในการตรวจสอบหาสภาวะที่เหมาะสมของกระบวนการสกัดน้ำมันจาก DCBS พารามิเตอร์สามตัวในกระบวนการแบทช์: อัตราส่วนของตัวทำละลายต่อ DCBS (2.5–29.5 g/g) เวลาในการสกัด (0.3-13.7 min) และความเร็วของเครื่องกวน (50-550 rpm) ถูกใช้เพื่อหาผลผลิตสูงสุดของน้ำมันเปลือกหุ้มเมล็ดโกโก้ (cocoa bean shells oil, CBSO) ด้วยวิธี RSM สำหรับตัวทำละลายเฮกเซนปริมาณผลได้ของน้ำมัน CBSO สูงสุด เท่ากับ 10.80 wt.% ภายใต้สภาวะที่อัตราส่วนเฮกเซนต่อ DCBS 26:1 g/g ความเร็วของเครื่องกวน 550 rpm และเวลาในการสกัด 5.2 min สำหรับตัวทำละลายแอนไฮดรัสเอทานอลปริมาณผลได้ของน้ำมัน CBSO สูงสุด เท่ากับ 10.50 wt.% ภายใต้สภาวะที่อัตราส่วนแอนไฮดรัสเอทานอลต่อ DCBS 29:5 g/g ความเร็วรอบของเครื่องกวน 330 rpm และเวลาในการสกัด 7.1 min และสำหรับตัวทำละลายไฮดรัสเอทานอลปริมาณผลได้ของน้ำมัน CBSO สูงสุดเท่่ากับ 8.90 wt.% เมื่ออัตราส่วนไฮรัสเอทานอลต่อ DCBS คือ 27:4 g/g ความเร็วรอบของเครื่องกวน 550 rpm และเวลาในการสกัด 12.1 min หลังสกัดน้ำมันออกจาก DCBS ตามเงื่อนไขที่เหมาะสมด้วยตัวทำละลายเฮกเซนและแอนไฮดรัสเอทานอล พบว่า เปลือกหุ้มเมล็ดโกโก้ไขมันต่ำ (defatted cocoa bean shells, DFCBS) มีปริมาณโปรตีน เท่ากับ 20.87 wt.% และ 19.97 wt.% ตามลำดับ ในกระบวนการสกัดน้ำมัน CBSO ด้วยมิสเซลลา (miscella) วนซ้ำของตัวทำละลายเฮกเซนและแอนโฮดรัสเอทานอลโดยใช้เงื่อนไขที่เหมาะสมในการสกัด พบว่า ในการสกัดน้ำมันด้วยมิสเซลลาวนซ้ำจะมีประสิทธิภาพของการสกัดลดลง ดังนั้น ในการสกัดน้ำมันด้วยมิสเซลลาของเฮกเซนวนซ้ำจึงไม่ควรนำมาสกัดวนซ้ำเกิน 6 รอบในขณะที่การสกัดน้ำมันด้วยมิสเซลลาของแอนไฮดรัสเอทานอลวนซ้ำจึงไม่ควรนำมาสกัดวนซ้ำเกิน 2 รอบ สุดท้ายในการผลิตอาหารสัตว์อัดเม็ดจาก DCBS และและกากกาแฟไขมันต่ำ (dried spent coffee grounds, DSCG) พบว่า ที่สัดส่วนของน้ำ 25 wt.% สามารถอัดขึ้นรูปอาหารเม็ดได้ดีที่สุด การวิเคราะห์ต้นทุนการผลิตอาหารสัตว์อัดเม็ด พบว่า ราคาอาหารอัดเม็ดที่ผลิตจาก DFCBS และ DFSCG ด้วยการสกัดด้วยเฮกเซน เท่ากับ 24.03 Baht/kg และ 21.09 Baht/kg ในขณะที่สกัดด้วยแอนไฮดรัสเอทานอล เท่ากับ 44.79 Baht/kg และ 36.00 Baht/kg ตามลำดับ สำหรับโครงการวิจัยย่อยที่ 2 การศึกษาผลกระทบของการเสริมเปลือกผลกาแฟแห้ง (dried coffee cherry pulp, CoCP) พันธุ์โรบัสต้า (Coffea canephora) ในอาหารแพะต่อการย่อยได้ของอาหาร กระบวนการหมักในกระเพาะรูเมน ค่าโลหิตวิทยา และสมดุลไนโตรเจนในแพะ โดยศึกษาในแพะลูกผสมเพศผู้ (Thai Native x Anglo Nubian) อายุ 12 เดือน น้ำหนักเฉลี่ย 21.0?0.2 กิโลกรัม ใช้แผนการทดลองแบบ 4x4 จัตุรัสลาติน แพะได้รับอาหารผสมสูตรรวมที่มีการเสริม CoCP 4 ระดับ (0, 100, 200 และ 300 g/h/d ตามลำดับ) ในสูตรอาหาร ผลการทดลอง พบว่า ปริมาณการกินได้ของโภชนะ หรือปริมาณการกินได้ทั้งหมดของวัตถุแห้ง (DMI) ไม่มีผลกระทบจากการเสริม CoCP (อินทรียวัตถุ และโปรตีนหยาบ) อย่างไรก็ตาม กลุ่มที่มีการเสริม CoCP มีปริมาณการกินได้ของไขมันเพิ่มขึ้นในรูปแบบสมการเส้นตรง (P<0.01) ปริมาณการกินได้ของผนังเซลล์ (P = 0.06) และปริมาณการกินได้ของลิกโนเซลลูโลส (P = 0.04) เช่นเดียวกันกับ DMI (% BW) มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นในรูปแบบเส้นโค้งกำลังสอง (P = 0.04) ขณะที่ ค่าอุณหภูมิ ความเป็นกรด-ด่าง ค่าแอมโมเนีย-ไนโตรเจน หรือค่าปริมาตรเซลล์เม็ดเลือดแดงอัดแน่นไม่แตกต่างกันตามระดับการเสริม CoCP ค่าเฉลี่ยกรดไขมันที่ระเหยได้มีแนวโน้มเพิ่มขึ้นในรูปแบบเส้นโค้งกำลังสอง (P = 0.02) และมีรูปแบบสมการเส้นตรงของกรดอะซิติก (C2, P = 0.03) กรดโพรพิออนิก (C3, P = 0.02) สัดส่วน C2: C3 (P = 0.01), C2 + C4: C3 (P = 0.01) และการผลิตแก๊สเมทเธน (P = 0.01) ขณะที่ ระดับการเสริม CoCP ทำให้ประชากรโปรโตซัวมีแนวโน้มค่าลดลงในรูปแบบสมการเส้นตรง (P = 0.06) การเสริม CoCP ในอาหารสัตว์มีผลทำให้การขับออกของไนโตรเจนทางปัสสาวะมีค่าลดลงในรูปแบบสมการเส้นตรง (P = 0.02) และค่าการดูดซึมไนโตรเจนมีแนวโน้มค่าเพิ่มขึ้นในรูปแบบเส้นโค้งกำลังสอง (P = 0.08) ในกลุ่มที่ทดลอง ขณะที่ พบว่าค่าการใช้ประโยชน์ของไนโตรเจนในกลุ่มที่ได้รับการเสริม CoCP 200 g/d CoCP ดีกว่ากลุ่มอื่นๆ จากผลการทดลองนี้สามารถสรุปได้ว่าการเสริม CoCP ในอาหารอาจเพิ่มการย่อยได้ และกระบวนการหมักในกระเพาะรูเมน ขณะที่ไม่มีผลต่อปริมาณการกินได้ของอาหาร ประชากรจุลินทรีย์ และค่าโลหิตวิทยา สำหรับโครงการวิจัยย่อยที่ 3 การศึกษาครั้งทีมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการใช้เปลือกหุ้มเมล็ดโกโก้ในอาหารสุกรหลังหย่านม ต่อการย่อยได้ของสารอาหาร สมรรถภาพการเจริญเติบโต และอัตราการเกิดท้องเสีย โดยใช้สุกรลูกผสมสามสายพันธุ์ (Duroc x (Large white x Landrace) อายุ 25?3 วัน น้ำหนักเริ่มต้นเฉลี่ย 7.59?1.10 กิโลกรัม คละเพศ จำนวนทั้งสิ้น 105 ตัว แบ่งออกเป็น 3 กลุ่มการทดลองที่ใช้เปลือกหุ้มเมล็ดโกโก้ที่ระดับแตกต่างกันได้แก่ 0% (กลุ่มควบคุม), 2.5% และ 5.0% ตามลำดับ ศึกษาการย่อยได้ของสารอาหารด้วยวิธี indirect method บันทึกคะแนนมูล และบันทึกข้อมูลประสิทธิภาพการผลิตของสุกรทุก 2 สัปดาห์ เป็นระยะเวลา 28 วันหลังจากหย่านม ผลการศึกษาพบว่าการใช้เปลือกหุ้มเมล็ดโกโก้ในระดับสูงขึ้นส่งผลต่อการย่อยได้ของสารอาหารที่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P< 0.01) ทั้งการย่อยได้ของโปรตีน พลังงาน ไขมัน และเยื่อใย แต่ทั้งนี้เมื่อพิจารณาถึงอัตราการเปลี่ยนอาหารเป็นน้ำหนัก (Feed conversion ratio; FCR) พบว่าการใช้เปลือกหุ้มเมล็ดโกโก้ในระดับที่สูงขึ้นไม่ส่งผลกระทบต่อสมรรถภาพการผลิตโดยรวมของสุกรหลังหย่านม (P = 0.277) อีกทั้งยังช่วยลดอัตราการเกิดท้องเสียจาก 11.22% ในกลุ่มควบคุม เป็น 4.08% และ 1.02% ในกลุ่มที่ใช้เปลือกหุ้มเมล็ดโกโก้ระดับ 2.5% และ 5.0% ตามลำดับ เมื่อไม่ให้กระทบต่อประสิทธิภาพการผลิต และน้ำหนักตัวสุดท้าย ควรใช้เปลือกหุ้มเมล็ดโกโก้ในอาหารสุกรหลังหย่านมที่ระดับ 2.5% สำหรับโครงการวิจัยย่อยที่ 4 วัตถุประสงค์การศึกษาเพื่อคัดเลือกระยะเวลาที่เหมาะสมในการหมักเปลือกฝักโกโก้ด้วยเชื้อรา Trichoderma reesei และ Aspergillus oryzae และระดับที่เหมาะสมสำหรับการนำไปใช้เป็นอาหารแพะนม โดยพิจารณาจากประสิทธิภาพการผลิตและองค์ประกอบทางเคมีของนมแพะ โดยแบ่งออกเป็นการทดลองที่ 1 การศึกษาระยะเวลาที่เหมาะสมกับการหมักเปลือกฝักโกโก้ด้วย T. reesei และ A. oryzae ต่อคุณภาพทางเคมีและผลผลิตจากกระบวนการหมัก พบว่าในกลุ่มที่ทำการหมักเปลือกโกโก้ A. oryzae ที่ระดับ 1 เปอร์เซ็นต์ ร่วมกับ กากน้ำตาลระดับ 3 เปอร์เซ็นต์ เป็นเวลา 21 วัน เป็นกลุ่มที่มีประสิทธิภาพการผลิตสูงที่สุด โดยพบว่าส่งผลต่อการเพิ่มขึ้นของอินทรียวัตถุ โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรตที่ละลายง่าย มีปริมาณผนังเซลล์และเยื่อใยลดลง จึงเป็นกลุ่มการทดลองที่เลือกเพื่อใช้ในการทดลองที่ 2 ต่อไป และในการทดลองที่ 2 ทำการศึกษาระดับการใช้เปลือกฝักโกโก้หมักเป็นวัตถุดิบอาหารข้นสำหรับแพะนมต่อประสิทธิภาพการผลิตและองค์ประกอบทางเคมีของนมแพะ โดยใช้แพะนมลูกผสมพันธุ์ซาแนนระดับเลือด 87.5 เปอร์เซ็นต์ ระยะเวลาการให้นมหลังจากคลอด 7 วัน จำนวนทั้งหมด 3 ตัว จัดกลุ่มแพะนมแบบ 3 x 3 Latin Squares (Steel, and Torrie, 1980) แบ่งออกเป็น 3 กลุ่มการทดลอง ได้แก่ กลุ่มทดลองที่ 1 กลุ่มควบคุม กลุ่มทดลองที่ 2 ได้รับเปลือกฝักโกโก้หมักระดับ 25 เปอร์เซ็นต์ กลุ่มทดลองที่ 3 ได้รับเปลือกฝักโกโก้หมักระดับ 50 เปอร์เซ็นต์ ผลการทดลองพบว่าการใช้เปลือกโกโก้หมักด้วย A. oryzae 1 เปอร์เซ็นต์ ร่วมกับกากน้ำตาล 3 เปอร์เซ็นต์ เป็นระยะเวลา 21 วัน เมื่อนำมาเป็นวัตถุดิบอาหารข้นสำหรับแพะนมส่งผลต่อปริมาณการกินได้ของวัตถุแห้ง และปริมาณการกินได้ของ อินทรียวัตถุ โปรตีน ไขมัน ผนังเซลล์ และลิกโนเซลลูโลส ประสิทธิภาพการย่อยได้ของโภชนะ สมดุลไนโตรเจน ปริมาณน้ำนมและองค์ประกอบทางเคมีในน้ำนม ไม่แตกต่างกันทั้ง 3 กลุ่มการทดลอง (P>0.05) ดังนั้นการปรับปรุงคุณค่าทางโภชนะของเปลือกโกโก้สามารถนำมาเป็นอาหารแพะนมและในระดับ 50 เปอร์เซ็นต์ในสูตรอาหารโดยไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการผลิตและสามารถนำมาใช้เป็นอาหารสัตว์ทางเลือกในภาวะขาดแคลนวัตถุดิบอาหารสัตว์ ลดต้นทุนค่าอาหารสัตว์ ลดมลภาวะในสิ่งแวดล้อม และสร้างมูลค่าเพิ่มให้กับเศษเหลือในการผลิตโกโก้ให้เกิดประโยชน์สูงสุดต่อไป

คำสำคัญ