อาหารโปรตีนจากสัตว์มีความสำคัญต่อประชากรโลก  โดยเฉพาะอาหารจากกุ้ง ไก่ หมู และวัว เป็นต้น  ไก่จัดเป็นสินค้าทางการเกษตรของประเทศไทยที่มีมูลค่าการส่งออกในปี พ.ศ. 2550 อยู่ใน อันดับที่ 5 รองจากยางพารา ข้าว มันสำปะหลัง และกุ้ง โดยมีมูลค่ามากกว่า 30,000 ล้านบาท (กระทรวงพาณิชย์, 2551) อย่างไรก็ตามพบว่า ในการเลี้ยงสัตว์ประสพปัญหาในด้านโรคระบาด  ซึ่งสร้างความเสียหายต่อผู้เลี้ยงอย่างมาก  เช่น อาการไข้ซึม เบื่ออาหาร  เกิดอาการอักเสบของแผลฝีหนอง เป็นต้น ซึ่งเป็นสาเหตุทำให้เกิดการสูญเสียจากการตาย  หรือเกิดการสูญเสียต่อผลผลิต เช่น  การชงักการเจริญเติบโต  อาการไข่ลดในไก่ไข่  เป็นต้น ดังนั้นการที่ประเทศไทยจะยังคงบทบาทในการเป็นผู้ส่งออกไก่และผลิตภัณฑ์ไก่ในระดับแนวหน้าของโลกขึ้นกับความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับกระแสของ สังคมในปัจจุบันและอนาคตที่มนุษย์หันมาให้ความใส่ใจในอาหารเพื่อสุขภาพ ซึ่งทำให้ปัจจุบันเป็น ยุคหลังสารปฏิชีวนะ (post-antibiotic era) เพื่อช่วยในการเจริญเติบโตของสัตว์ ทั้งนี้เนื่องจากการใช้สารปฏิชีวนะอาจทำให้จุลินทรีย์ก่อโรคดื้อยา และทำให้เกิดการตกค้างในสัตว์ ซึ่งสามารถถ่ายทอดสู่ผู้บริโภคและมีผลเสียต่อสุขภาพ (Gustason และ Bowen, 1997; Ratcliff, 2000; Pezzotti และคณะ, 2003; Ahmad, 2006) เช่น สารกลุ่มเตตร้าซัยคลินทำให้ทางเดินอาหารผิดปกติ เป็นพิษต่อกระดูก และทำให้ภูมิต้านทานของร่างกายบกพร่อง (Glette et al., 1984) ทางออกของปัญหาดังกล่าวในการเลี้ยงสัตว์ คือ การให้ความใส่ใจในสุขอนามัยของโรงเรือน การใช้องค์ประกอบของอาหารที่ เหมาะสม และการใช้สารทดแทนสารปฏิชีวนะ โดยทางเลือกหนึ่งที่ได้รับความสนใจในการใช้ทดแทน สารปฏิชีวนะ คือ โปรไบโอติก (probiotics)

           ได้มีการนิยามสารโปรไบโอติก คือเชื้อจุลินทรีย์ที่มีชีวิต  ซึ่งอาจอยู่ในรูปของเชื้อชนิดเดียว หรือเชื้อผสม  เมี่อนำไปใช้ในสัตว์หรือมนุษย์  จะมีผลต่อสิ่งมีชีวิตที่เป็นเซลเจ้าบ้าน ในด้านความสามารถยับยั้งเชื้อก่อโรค  การเพิ่มภูมิต้านทาน  เพิ่มความสามารถในการย่อยและดูดซึมสารอาหาร  ส่งผลต่ออัตราการเจริญ อัตราการแลกเปลี่ยนอาหาร  คุณภาพและปริมาณผลผลิตที่ได้  รวมทั้งการลดลงของปริมาณคลอเลสเตอรอลอีกด้วย  กลไกของโปรไบโอติกร่วมในกระบวนการการปรับสมดุลของจุลินทรีย์ในลำไส้จากการส่งเสริมการเจริญของจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ และยับยั้งการเจริญของจุลินทรีย์ก่อโรค (Fuller, 1989) ซึ่งตรงข้ามกับสารปฏิชีวนะที่ยับยั้งการเจริญของจุลินทรีย์ทั้งสองประเภท ด้วยหลักการทำงานของโปรไบโอติกดังกล่าว แสดงให้เห็นถึงความจำเป็น ของการรอดชีวิตของโปรไบโอติกจากกระบวนการผลิตอาหารสัตว์เม็ดซึ่งจัดเป็นประเภทอาหารที่ก่อให้เกิดประโยชน์สูงสุดต่อการเจริญของสัตว์ (Behnke, 1996) เนื่องจากการผลิตอาหารเม็ดต้องใช้ความร้อนสูงในขั้นตอนการคลุกไอน้ำ (coditioning) และการอัดเม็ด (pelleting)

           ทีมวิจัยได้ทำการแยกเชื้อจุลินทรีย์ในกลุ่มแบคทีเรียกรดแลกติก ซึ่งเป็นเชื้อที่พบในอาหารหมักทั่วไป เช่นโยเกิร์ต  นมเปรี้ยว  ผักดอง ขนมจีน เป็นต้น รวมทั้งระบบทางเดินอาหารของไก่ เชื้อกลุ่มนี้จัดเป็นเชื้อที่ปลอดภัย และช่วยส่งเสริมสุขภาพอีกด้วย  เป็นผลทำให้ได้เชื้อแบคทีเรียกรดแลกติก ที่สามารถเจริญในสภาวะระบบทางเดินอาหารของไก่  นอกจากนั้นยังมีประสิทธิภาพในการทำลายเชื้อก่อโรคอีกด้วย เช่น Escherichia coli, Salmonella Enteritidis, S. Typhimurium, Staphylococcus aureus, Shigella, Vibrio และ Campylobacter  หนึ่งในเชื้อที่คัดเลือกได้คือ Lactobacillus reuteri KUB-AC5 ที่สามารถผลิตสารเปปไทด์ ซึ่งทนต่อความร้อนสูงถึง 121°ซ  และสภาวะความเป็นกรดด่าง 1-9  นอกจากนั้นสารดังกล่าวไม่ใช่เพียงแสดงฤทธิ์ในการยับยั้งเชื้อก่อโรคเท่านั้น  แต่ยังมีความชัดเจนในการออกฤทธิ์ฆ่าเชื้อก่อโรคอีกด้วย  ส่งผลต่อความสูงของวิลไล ซึ่งเป็นบริเวณที่เกี่ยวข้องกับการดูดซึมสารอาหาร และการสร้างระบบภูมคุ้มกัน โดยพบว่าความสูงของวิลไลเพิ่มขึ้นอย่างสม่ำเสมอ  ซึ่งต่างจากชุดทดลองที่ไม่เสริมเชื้อโปรไบโอติกในอาหารดังแสดงในภาพที่ 1

              นอกจากนั้นยังได้มีความพยายามศึกษาเชื้อแบคทีเรียกรดแลกติก ที่มีบทบาทในด้านการลดปริมาณคลอเลสเตอรอล  โดยอาศัยหลักการศึกษาเชื้อที่สามารถผลิตเอนไซม์ Bile salt hydrolase (BSH) สูง  ผลการทดลองพบเชื้อสายพันธุ์ L.  fermentum KUB-D18 สามารถลดปริมาณคลอเลสเตอรอลจากเนื้อไก่ส่วนหน้าอกได้ประมาณ 10% เมื่อทำการทดลองกับไก่ 1,000 ตัว   เปรียบเทียบกับชุดทดลองควบคุม  และเชื้อ Lactobacillus reuteri KUB-AC5  ดังแสดงในตารางที่ 1

ตารางที่ 1  ปริมาณคลอเลสเตอรอลในเนื้อของไก่ทดลองที่ได้รับอาหารเสริมโปรไบโอติกชนิดแตกต่างกัน

              จากการผลิตอาหารไก่เม็ดเสริม L. reuteri KUB-AC5 ที่มีขั้นตอนการคลุกไอน้ำ โดยใช้อุณหภูมิ 80 °C เป็นเวลา 25 – 30 วินาที พบว่า จำนวนเซลล์คงเหลือในอาหารเม็ดเพียง 1 – 2 log CFU/g จากจำนวนเซลล์เริ่มต้นก่อนการอัดเม็ดที่ 7 log CFU/g (สุนีย์และคณะ, 2547) ซึ่งไม่ เพียงพอที่จะก่อให้เกิดประโยชน์ต่อไก่ที่มีปริมาณแนะนำเป็น 6 log CFU/g (Simon, 2005) ดังนั้นการปกป้องโปรไบโอติกจากความร้อนในกระบวนการผลิตอาหารไก่เม็ดจึงเป็นสิ่งจำเป็น ซึ่งวิธีการหนึ่งที่น่าสนใจคือ การเอ็นแคปซูเลชัน (encapsulation) (Elcinและคณะ, 1995; Mandal และคณะ, 2006; Kim และคณะ, 2008)

              การเอ็นแคปซูเลชันโปรไบโอติก คือ การห่อหุ้มเซลล์ในโครงสร้างตาข่ายของเจลพอลิเมอร์ โดยเทคนิคเอ็นแคปซูเลชันที่เหมาะสมสำหรับการผลิตในระดับอุตสาหกรรม คือ อิมัลชัน (emulsion) (Krasaekoopt และคณะ, 2003) ซึ่งมีขั้นตอนที่เริ่มจากการผสมกันระหว่างวัฏภาค 2 ชนิด โดยชนิดหนึ่งเป็นหยดของเหลว (droplets) ของสารผสมระหว่างเซลล์กับสารละลายพอลิเมอร์ที่ทำให้กระจายตัวในของเหลวอีกชนิดหนึ่งที่เป็นตัวกลาง (medium) ซึ่งคือน้ำมันพืช จากนั้นเป็นการเติมสารเชื่อมไขว้เพื่อเปลี่ยนโครงสร้างของหยดสารละลายพอลิเมอร์ให้เป็นเม็ดเจลที่ห่อหุ้มโปรไบโอติก โดยการสร้างพันธะไอออนิก ทั้งนี้ประสิทธิภาพของการปกป้องเซลล์จากความร้อนขึ้นกับสมบัติการเป็นฉนวนความร้อนของเม็ดเจล โดยปัจจัยที่มีผลต่อสมบัติดังกล่าวประกอบด้วยชนิดและความเข้มข้นของพอลิเมอร์ ชนิดและความเข้มข้นของสารเชื่อมไขว้ และเวลาของการเกิดเจล

              พอลิเมอร์ที่เหมาะสมสำหรับการเอ็นแคปซูเลชันโปรไบโอติกเพื่อเพิ่มการรอดชีวิตจากกระบวนการผลิตอาหารไก่เม็ดควรมีสมบัติในด้านการเป็นฉนวนความร้อนที่ดี ไม่เป็นพิษ ราคาถูก และหาได้ง่าย แม้ว่าโดยทั่วไปอัลจิเนต (alginate) ซึ่งสกัดได้จากสาหร่ายสีน้ำตาลเป็นพอลิเมอร์ที่นิยมใช้ในการทำเอ็นแคปซูเลชันมากที่สุด (Kailasapathy, 2002) แต่อัลจิเนตไม่เหมาะกับการใช้ปกป้องเซลล์จากความร้อน ทั้งนี้เนื่องจากเจลอัลจิเนตเป็นฉนวนความร้อนที่ไม่ดีและมีราคาแพง นอกจากอัลจิเนต พอลิเมอร์ที่ได้รับความนิยมรองลงมา คือ ไคโตแซน (chitosan) ซึ่งได้จากการกำจัดหมู่อะซิติล บางส่วนของไคติน (chitin) ด้วยด่าง โดยไคโตแซนมีข้อดีในด้านการเป็นฉนวนความร้อนที่ดี และผลิตได้ในประเทศไทย แต่ข้อด้อยของไคโตแซน คือ ความเป็นพิษต่อแบคทีเรียกรดแลคติก (Gil และคณะ, 2004) ดังนั้นจึงไม่เหมาะต่อการนำมาใช้ อย่างไรก็ตามปัญหานี้สามารถแก้ไขได้ โดยการใช้ไคโตแซนผสมกับอัลจิเนต และใช้แคลเซียมคลอไรด์เป็นสารเชื่อมไขว้ เมื่อทดลองผลิตอาหารไก่เม็ดเสริม L. reuteri KUB-AC5 ที่ผ่านการเอ็นแคปซูเลชันโดยใช้สารผสมดังกล่าว และสภาวะการคลุกไอน้ำเหมือนกับที่ระบุข้างต้น พบว่าจำนวนเซลล์ที่รอดชีวิตมีค่า 6 log CFU/g จากจำนวนเซลล์เริ่มต้น 9 log CFU/g (ภคมน และคณะ, 2551) นอกจากพอลิเมอร์สองชนิดดังกล่าว ยังได้มีการทดลองใช้คาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลส (carboxymethyl cellulose) ซึ่งเป็นอนุพันธ์ของเซลลูโลสอีเทอร์ โดยใช้อะลูมิเนียมคลอไรด์เป็นสารเชื่อมไขว้ ผลการทดลองพบว่า จำนวนเซลล์ที่รอดชีวิตมีค่า 5 log CFU/g จากจำนวนเซลล์ เริ่มต้น 9 log CFU/g (อารีวัลย์, 2551)

              นอกจากการรอดชีวิตจากกระบวนการผลิตอาหารไก่เม็ดแล้ว โปรไบโอติกที่ผ่านการเอ็นแคปซูเลชัน ต้องมีความคงตัวระหว่างการเก็บรักษา และสามารถปลดปล่อยออกจากเม็ดเจล ในปริมาณที่เพียงพอที่ลำไส้เล็ก จากการศึกษาการเก็บรักษาอาหารไก่เม็ดเสริมโปรไบโอติกที่ผ่าน การเอ็นแคปซูเลชันด้วยไคโตแซนผสมกับอัลจิเนตเป็นระยะเวลา 2 เดือน ที่อุณหภูมิ 4 °C พบว่า จำนวนเซลล์คงเหลือเพียงพอต่อการก่อให้เกิดประโยชน์กับไก่ และจากการศึกษาการปลดปล่อยเซลล์ออกจากเม็ดเจลดังกล่าวในระบบทางเดินอาหารไก่จำลอง พบว่า 98 % ของจำนวนเซลล์เริ่มต้น ปลดปล่อยที่ลำไส้เล็ก โดยเซลล์เหล่านี้สามารถทนเกลือน้ำดีได้เหมือนเซลล์ปกติและยังคง ความสามารถในการยับยั้งเชื้อก่อโรคในไก่

ภาพที่ 2 SEM ของเม็ดเจลอะลูมิเนียมคาร์บอกซีเมทิลเซลลูโลสที่เอ็นแคปซูเลชัน L. reuteri
KUB-AC5: (a) คือ พื้นผิวภายนอก (b) คือ พื้นผิวภายใน