ก้าวข้ามสารยับยั้งซัยลาเนสในสัตว์ปีก

 ความเข้าใจเกี่ยวกับสารยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ซัยลาเนส และผลกระทบต่อโภชนาการสัตว์กำลังได้รับความสนใจอย่างมาก เอนไซม์ ซัยลาเนส มีความสำคัญต่อการส่งเสริมการใช้ประโยชน์สารอาหารในอาหารสัตว์ สารยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ซัยลาเนส (สารเอ็กซ์ไอ) ในวัตถุดิบอาหารสัตว์เป็นสิ่งท้าทายสำหรับการผลิตอาหารสัตว์         

สารยับยั้งเอนไซม์ซัยลาเนสเป็นตัวอย่างที่คลาสสิกของการพัฒนากลไกการป้องกันตัวเองของเมล็ดธัญพืช เชื้อจุลชีพ เช่น รา ทำให้สารซัยแลนเสื่อมสภาพเป็นหนึ่งในกลไกการก่อโรคของพืช

ยังมีกลไกอื่นๆที่เอนไซม์ซัยลาเนสที่ผลิตโดยเชื้อจุลชีพส่งผลต่อพืช เพื่อป้องกันตัวเอง พืชก็ได้วิวัฒนาการสารยับยั้งเอนไซม์ซัยลาเนสเพื่อป้องกันการทำงานของเอนไซม์ซัยลาเนส ซึ่งสารเอ็กซ์ไอเป็นโปรตีนที่ผนังเซลล์พืช พบได้ทั่วไปในพืชใบเลี้ยงเดี่ยว โดยสารเอ็กซ์ไอแบ่งได้เป็น ๓ กลุ่มหลักตามโครงสร้าง และการทำหน้านี้ ได้แก่ ไตรติกัม แอสติวัม เอ็กซ์ไอ หรือแท็กซี่, โปรตีนยับยั้งเอนไซม์ซัยลาเนส หรือซิพ และสารยับยั้งเอนไซม์ซัยลาเนสที่คล้ายคลึงกับธอมาติน หรือทีแอลเอ็กซ์ไอ

ผลกระทบทางเศรษฐกิจ

                   ในทางโภชนาการสัตว์ เอนไซม์ซัยลาเนสเป็นที่นิยมอย่างแพร่หลายในอาหารสัตว์ที่มีการใช้เมล็ดธัญพืช และวัตถุดิบจากพืชอื่นๆ เพื่อให้สัตว์สามารถใช้ประโยชน์จากสารอาหารได้อย่างเต็มที่ การยับยั้งการทำงานของสารเอ็กซ์ไอขัดขวางผลเชิงบวกของเอนไซม์เกิดผลดีทางเศรษฐกิจ

               ผลการศึกษา พบว่า สารเอ็กซ์ไอระดับสูงส่งผลลบต่อการผลิตไก่เนื้อ เช่น การศึกษาหนึ่ง ให้อาหารไก่เนื้อด้วยวัตถุดิบที่มีฤทธิ์การยับยั้งสูงทำให้น้ำหนักลดลงร้อยละ ๗ ในวันที่ ๑๔ เทียบกับไก่เนื้อที่ให้อาหารปรกติ ผลการศึกษาอีกชุดหนึ่ง พบว่า ข้าวสาลีแป้งแข็ง ที่มีสารเอ็กซ์ไอยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ซัยลาเนสที่ผสมในอาหารไก่เนื้อ

ทนทานต่อความร้อน

                แม้ว่า สารเอ็กซ์ไอจะส่งผลกระทบต่อการทำงานของเอนไซม์ซัยลาเนส แต่ยังมีผู้ที่ให้ความสนใจกับการลดสารเอ็กซ์ไอค่อนข้างน้อย โดยเชื่อกันว่า สารเอ็กซ์ไอถูกทำลายระหว่างกระบวนการอัดเม็ด อย่างไรก็ตาม สมีทและคณะ พบว่า สารเอ็กซ์ไอสามารถทนทานต่ออุณหภูมิได้ดีมาก ภายหลังการอัดเม็ดที่อุณหภูมิ ๘๐ ๘๕ ๙๒ และ ๙๕ องศาเซลเซียส การออกฤทธิ์ยับยั้งการทำหน้าที่เอนไซม์ยังอยู่ที่ร้อยละ ๙๙ ๑๐๐ ๗๕ และ ๕๔ ตามลำดับ 

               ผลการศึกษาอื่นๆ ยืนยันว่า อุณหภูมิในกระบวนการคอนดิชันนิ่งอาหารที่ ๗๐ ถึง ๙๐ องศาเซลเซียสเป็นเวลา ๓๐ วินาที ติดตามด้วยการอัดเม็ดส่งผลต่อการทำหน้าที่สารเอ็กซ์ไอเพียงเล็กน้อย

สารเอ็กซ์ไอพบได้ในวัตถุดิบหลายชนิด

ภายหลังรายงานการปรากฏของสารเอ็กซ์ไอเป็นครั้งแรกโดยเดบิสเซอร์และคณะ ก็พบว่า เมล็ดธัญพืชอีกหลายชนิดที่มีสารเอ็กซ์ไอทั้งข้าวโพด ข้าว และหญ้าซอร์กัม กลไกการป้องกันตัวของพืชมีการอ้างถึงในรายงานวิจัยหลายครั้ง ในประเทศส่วนใหญ่นอกยุโรป การใช้เอนไซม์ซัยลาเนสในอาหารสัตว์ไม่ได้ใช้แค่ในข้าวสาลีเท่านั้น แต่ยังใช้ในอาหารสัตว์ที่ใช้ข้าวโพดอีกด้วย

นอกเหนือจากอาหารไก่เนื้อแล้ว อาหารไก่ไข่ หรือสุกรก็ประกอบด้วยวัตถุดิบหลากหลายชนิดรวมกัน และมีโอกาสพบสารเอ็กซ์ไอได้ ปัจจุบัน สถานการณ์กำลังเลวร้ายลงอีกจากการเพิ่มขึ้นของราคาวัตถุดิบอาหารสัตว์ และนักวิชาการอาหารสัตว์มีแนวโน้มที่จะใช้วัตถุดิบจากท้องถิ่นมากขึ้น จึงต้องใช้เอนไซม์ซัยลาเนสที่มีความทนทานต่อสารเอ็กซ์ไอ

               เพื่อป้องกันไม่ให้เอนไซม์ซัยลาเนสสูญเสียหน้าที่ เนื่องจาก การปรากฏของสารเอ็กซ์ไอ ความต้านทานของเอนไซม์ซัยลาเนสรุ่นใหม่ต่อสารเหล่านี้เป็นกระบวนการที่ถูกพัฒนาขึ้นมา รวมถึง การค้นหาเอนไซม์ใหม่ และพันธุวิศวกรรม ตลอดเวลา ๒๕ ปีที่ผ่านมา นักวิจัยได้เรียนรู้มากมายเกี่ยวกับจีนที่ควบคุมสารเอ็กซ์ไอ และการค้นคว้าวิจัยถึงวิธีการที่สารเอ็กซ์ไอสามารถยับยั้งเอนไซม์ซัยลาเนสจากจุลชีพได้อย่างไร

               นอกจากนั้น ความเข้าใจเกี่ยวกับโครงสร้างของปฏิสัมพันธ์ระหว่างเอนไซม์ซัยลาเนส และเอนไซม์เพิ่มขึ้นตลอดเวลา โดยเฉพาะ วิธีการที่สารเอ็กซ์ไอทำปฏิกิริยากับเอนไซม์ซัยลาเนสจากราและแบคทีเรียในกลุ่มจีเอส ๑๐ หรือจีเอส ๑๑

               เอนไซม์ซัยลาเนสรุ่นใหม่ แอกเซส เอ็กซ์วาย ถูกพัฒนาขึ้นมา นอกเหนือจาก คุณลักษณะที่จำเป็นเกี่ยวกับความทนทานต่ออุณหภูมิ และต้านทานต่อสารเอ็กซ์ไอแล้ว ยังสามารถออกฤทธิ์ที่หลากหลายมากขึ้นทั้งอะราบิโนซัยแลนชนิดที่ละลายน้ำ และไม่ละลายน้ำ โดยทนทานต่อสารเอ็กซ์ไอสูง  

               ผลิตภัณฑ์ แอกเซส เอ็กซ์วาย จากอีดับบลิว นิวทริชัน ร่วมกับผู้ร่วมวิจัยสนใจเบนช์มาร์กเปรียบเทียบเอนไซม์ซัยลาเนสที่มีการจำหน่ายเชิงพาณิชย์โดยผู้ผลิตทั่วโลกกับผลิตภัณฑ์ แอกเซส เอ็กซ์วาย

               จากการทดลอง สารเอ็กซ์ไอทั้งหมดจากข้าวสาลีถูกสักด ผสมสารเอ็กซ์ไอรวมเข้ากับเอนไซม์ซัยลาเนส แล้วบ่มที่ ๔๐ องศาเซลเซียส จำลองแบบอุณหภูมิร่างกายไก่ เป็นเวลา ๓๐ นาที การสูญเสียหน้าที่ของเอนไซม์ซัยลาเนสนำมาคำนวณโดยการวิเคราะห์เอนไซม์ที่เหลือภายหลังการบ่ม โดยพบว่าระดับของเอนไซม์แตกต่างกันไปในแต่ละผลิตภัณฑ์ โดยบางผลิตภัณฑ์เกิดความสูญเสียสูงมาก อย่างไรก็ตาม แอกเซส เอ็กซ์วาย ไม่ได้ลดลงเลย

               สารเอ็กซ์ไอพบได้ในเมล็ดธัญพืชทุกชนิด และโชคร้ายที่สารชนิดนี้ทนร้อน ที่อุณหภูมิ ๙๐ องศาเซลเซียส ยังเหลืออยู่สูงถึงร้อยละ ๗๕ เป็นไปได้ว่า เอนไซม์ซัยลาเนสอาจพบกับสารเอ็กซ์ไอ ทำให้สูญเสียหน้าที่ สิ่งสำคัญกว่านั้นคือ การทำงานไม่คงเส้นคงวา เพื่อให้การใช้เอนไซม์เอ็นเอสพีเกิดความสม่ำเสมอ และให้ผลได้ดี ควรเลือกใช้เอนไซม์ซัยลาเนสที่ทนทานต่อสารเอ็กซ์ไอ 

เอกสารอ้างอิง

Awati A. 2024. Overcoming the challenges of xylanase inhibitors in poultry. [Internet]. [Cited 2024 Feb 21]. Available from: https://www.poultryworld.net/health-nutrition/nutrition/overcoming-the-challenges-of-xylanase-inhibitors/

ภาพที่ ๑ เอนไซม์ซัยลาเนสนิยมใช้อย่างแพร่หลายในอาหารสัตว์ที่ประกอบด้วยวัตถุดิบชนิดเมล็ดธัญพืช และวัสดุจากพืชอื่นๆ เพื่อช่วยให้การใช้ประโยชน์สารอาหารดีขึ้น (แหล่งภาพ EW Nutrition, 2024)