DOI: 10.14457/tu.the.2020.643
title: สมบัติการเป็นสารพรีไบโอติกของโอลิโกแซกคาไรด์จากกากกาแฟในการต้านทานการย่อยจากจุลินทรีย์ในสภาวะจำลองระบบทางเดินอาหาร

description: พรีไบโอติกเป็นอาหารฟังก์ชั่นชนิดหนึ่งที่ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายในปัจจุบันและมีแนวโน้มความต้องการสูงขึ้นในอนาคต โดยพรีไบโอติกทางการค้าส่วนใหญ่เป็นกลุ่มของน้ำตาลโอลิโกแซกคาไรด์และหนึ่งในวิธีที่มีประสิทธิภาพในการผลิตโอลิโกแซกคาไรด์คือการใช้กระบวนการทางชีวภาพโดยอาศัยการเกิดปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของเอนไซม์ในการย่อยสลายสารประกอบในกลุ่มพอลิแซกคาไรด์ให้ได้โอลิโกแซกคาไรด์เป็นผลิตภัณฑ์ ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงใช้กระบวนการดังกล่าวในการผลิตโอลิโกแซกคาไรด์และเอนไซม์ที่ใช้คือรีคอมบิแนนท์แมนนาเนสที่ผลิตจากแบคทีเรีย Escherichia coli Rosetta (DE3) (pET28a-man) ซึ่งในการวิจัยครั้งนี้ได้ผลิตรีคอมบิแนนท์แมนนาเนส ทำเอนไซม์ให้บริสุทธิ์ ศึกษาสมบัติของเอนไซม์บริสุทธิ์ ศึกษาสภาวะที่เหมาะสมในการผลิตโอลิโกแซกคาไรด์จากการย่อยสลายกากกาแฟที่ผ่านการปรับสภาพขั้นต้นด้วยด่างและศึกษาสมบัติความเป็นพรีไบโอติกของโอลิโกแซกคาไรด์ที่ผลิตได้ ซึ่งผลการศึกษาพบว่าเมื่อทำรีคอมบิแนนท์แมนนาเนสให้บริสุทธิ์ด้วยเทคนิคโครมาโทกราฟีแบบสัมพรรคภาพสามารถเก็บเกี่ยวเอนไซม์ได้ 62.37 เปอร์เซ็นต์ โดยเอนไซม์ที่ได้มีความบริสุทธิ์เพิ่มขึ้น 73.47 เท่า และแสดงค่ากิจกรรมเอนไซม์จำเพาะเท่ากับ 494.68 หน่วยต่อมิลลิกรัมโปรตีน เมื่อวิเคราะห์น้ำหนักโมเลกุลของเอนไซม์ด้วยเทคนิค Tricine-SDS-PAGE พบว่ารีคอมบิแนนท์แมนนาเนสบริสุทธิ์ มีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 42.08 กิโลดาลตัน อุณหภูมิและพีเอชที่เหมาะสมต่อการทำงานของเอนไซม์บริสุทธิ์คือ 50 องศาเซลเซียส และ 6.0 ตามลำดับ เอนไซม์มีความคงตัวต่อพีเอชในช่วงกว้างตั้งแต่พีเอช 6.0-10.0 และสามารถคงตัวได้ดีที่อุณหภูมิต่ำ กิจกรรมของเอนไซม์บริสุทธิ์สามารถถูกกระตุ้นได้ด้วยไอออนโลหะและสารเคมีหลายชนิด เช่น แมกนีเซียมไอออน (Mg2+) ลิเทียมไอออน (Li+) และทวีน-80 (Tween-80) เป็นต้น ในขณะที่กิจกรรมของเอนไซม์จะถูกยับยั้ง อย่างสมบูรณ์เมื่อมีเมอร์คิวริกไอออน (Hg2+) สภาวะที่เหมาะสมในการผลิตโอลิโกแซกคาไรด์คือการย่อยสลายกากกาแฟด้วยรีคอมบิแนนท์แมนนาเนสสกัดหยาบนาน 24 ชั่วโมง โดยผลิตภัณฑ์โอลิโกแซกคาไรด์ที่ผลิตได้รูปแบบน้ำ (non-lyophilized hydrolysate product; NP) มีปริมาณโอลิโกแซกคาไรด์เท่ากับ 314.86 ± 3.13 มิลลิกรัมต่อมิลลิลิตร และภายหลังจากนำไปทำให้แห้งแบบแช่เยือกแข็งจะได้ผลิตภัณฑ์ในรูปแบบผง (lyophilized hydrolysate product; LP) ที่มีปริมาณโอลิโกแซกคาไรด์เท่ากับ 263.27 ± 2.81 มิลลิกรัมต่อกรัม และเมื่อวิเคราะห์ชนิดของน้ำตาลที่เป็นองค์ประกอบในผลิตภัณฑ์ด้วยเทคนิค TLC และเทคนิค HPAEC-PAD พบทั้งน้ำตาลแมนโนส แมนโนไบโอส แมนโนไตรโอส แมนโนเตตระโอส แมนโนเพนตะโอส และแมนโนเฮกซะโอส สำหรับการศึกษาสมบัติความเป็นพรีไบโอติก ผลการศึกษาพบว่าผลิตภัณฑ์โอลิโกแซกคาไรด์ที่ผลิตได้ทั้ง 2 รูปแบบ สามารถต้านทานการย่อยภายใต้สภาะจำลองระบบทางเดินอาหารได้ดี โดยผลิตภัณฑ์รูปแบบผงและรูปแบบน้ำแสดงเปอร์เซ็นต์การถูกย่อยรวมเท่ากับ 25.25 และ 28.25 ตามลำดับ นอกจากนี้ผลิตภัณฑ์โอลิโกแซกคาไรด์ทั้ง 2 รูปแบบ ยังสามารถส่งเสริมการเจริญของจุลินทรีย์โพรไบโอติก Lactobacillus acidophilus TISTR 1338, Lactobacillus casei TISTR 1463 และ Lactobacillus plantarum TISTR 1465 ได้ ในขณะเดียวกันก็สามารถยับยั้งการเจริญของจุลินทรีย์ก่อโรคสายพันธุ์ Bacillus cereus ATCC 11778, Escherichia coli ATCC 25922 และ Salmonella paratyphi DMST 15673 ได้อีกด้วย ยิ่งไปกว่านั้นเมื่อจุลินทรีย์โพรไบโอติกได้รับผลิตภัณฑ์โอลิโกแซกคาไรด์ที่ผลิตได้แล้วความสามารถในการยึดเกาะกับผนังลำไส้ยังดีขึ้นอีกด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเพาะเลี้ยง L. plantarum TISTR 1465 ในอาหารที่มีการเติมผลิตภัณฑ์โอลิโกแซกคาไรด์รูปแบบผงแสดงเปอร์เซ็นต์ hydrophobicity สูงสุดเท่ากับ 32 เปอร์เซ็นต์ การประเมินความเป็นพรีไบโอติกในระบบลำไส้ใหญ่จำลองพบว่าผลิตภัณฑ์โอลิโกแซกคาไรด์ที่ผลิตได้สามารถส่งเสริมการเจริญของจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์ในกลุ่ม Lactobacillus spp. และ Bifidobacterium spp. ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และไม่มีผลต่อจุลินทรีย์ในกลุ่มของ Enterobacteriaceae นอกจากนั้นยังพบการเพิ่มขึ้นของกรดไขมันสายสั้น ได้แก่ กรดอะซิติกและกรดบิวทีริกภายหลังจากการหมักอีกด้วย และจากผลการวิจัยทั้งหมดนี้จึงสามารถสรุปได้ว่าผลิตภัณฑ์โอลิโกแซกคาไรด์จากกากกาแฟที่ผลิตได้มีคุณสมบัติเป็นสารพรีไบติก